空気だけで発電できる土壌バクテリア

化石燃料を完全に廃棄できる、エネルギーを得る新しい方法を探さなければならないことは明らかです。しかし、それは単純ではありません。電気自動車など、電気を動力とする機器がますます増えていますが、その電気を手に入れるということは、可能な限り削減しなければならない二酸化炭素排出量も意味します。水素を使用するという選択肢は何年も研究されてきましたが、空気から直接電気を得ることができるバクテリアのおかげで解決できる多くのギャップがありました。

彼らは空気中の水素を正確に利用するのです。これは、酸素などの他のガスほど高い割合では見られません。しかし、彼らは非常に敏感なので、エネルギーを得るには十分です。モナシュ大学の科学者チームがこれらの細菌のいくつかを研究しているのはそのためです。彼らの目的は、空気中の水素から電流を生成するメカニズムを解明することでした。そして彼らはそれを達成しました。

これは、 Huc と呼ばれる酵素のおかげで行われ、この酵素を分離してさまざまな電気機器に電力を供給できる電流を得るために使用できます。 Natureに掲載されたこの研究は非常に初期段階にありますが、すでに大きな期待を示しています。

空気中から電気を得る細菌

一部の土壌細菌は、他に資源がないときに空気からエネルギーを得ることができます。つまり、他のエネルギー源がない欠乏時には、空気中に少量存在する水素を利用できるのです。

手順は簡単です。水素分子は2 つの陽子から構成されています。つまり、正に帯電した原子です。両方は、負の電荷をもつ2 つの電子によって形成される結合によって結合されます。

その結合が壊れると、電子は電子伝達鎖として知られるものに移動し、バクテリアがエネルギーを得るために使用します。しかし、よく考えてみると、発生しているのは電流です。

したがって、この研究の著者らは、これらの細菌の内部で何が起こっているかを再現するのは興味深いだろうと考えました。したがって、それ自身の電子伝達チェーンの末端に、結果として生じる電流によって電力を供給される電気デバイスを配置することができる。しかし、まずこれらの分子がどのように分解されるかを知る必要があったため、彼らは土壌細菌の 1 つであるスメグマ菌(Mycobacterium smegmatis ) のゲノムを分析することにしました。

少量の水素で十分です

これらの科学者たちは、細菌のゲノムを分析した結果、水素分子の分解にヒドロゲナーゼと呼ばれる酵素が使用されていることを発見しました。酵素は、特定の反応を加速し、適切に実行するためのツールとして使用されるタンパク質です。この場合、Huc とも呼ばれるヒドロゲナーゼは、水素の 2 つのプロトンを結合する結合を切断し、電流を生成する電子を放出します。

したがって、これらの科学者たちの次のステップは、バクテリアを入手しなくても Huc を使用できるように、 Huc を分離する方法を見つけることでした。酵素を分離するには細菌の遺伝子組み換えが必要でしたが、ついに成功しました。これは品質が高く、また、 -80℃から80℃まで活性を維持できるため、非常に安定でした。広範囲を超えています。

残っているのは、細菌の外にある酵素が少量の水素も利用できるかどうかを確認することだけでした。そしてその通りでした。実際、ガスクロマトグラフと呼ばれる非常に高感度の装置では測定できないほど低いレベルの水素を利用することができました。

今のところ、これは酵素との接触です。そこから電気を得るまでにはまだ多くの技術的課題がありますが、道は良好のようです。

その他の用途

Huc が最小限の量の水素と接触すると電流を生成する場合、エネルギー生産以外にも別の用途がある可能性があります。具体的には、ガス漏れの検知に使用できます。この研究の著者の何人かが、 The Conversationの記事でそれを説明しています。しかし、彼らはまた、これらすべてを段階的に進める必要があるとも主張しています。現時点では、水素を活用するための別のツールがあります。おそらくそこに、私たちが長い間探し求めてきたクリーンな電気を手に入れるための鍵が隠されているのかもしれません。