Australische Forschende haben eine zumindest theoretisch unendliche Energieform entdeckt. Möglich macht das ein Enzym, das Luft in elektrische Energie umwandeln kann, wie das Forscherteam der Monash University in Melbourne berichtet. Laut ihrer in der Fachzeitschrift "Nature" veröffentlichten Arbeit könnte die Entdeckung erhebliche Auswirkungen auf die Zukunft der sauberen Energie haben.

In nährstoffarmen Umgebungen nutzen viele Bakterien Wasserstoff aus der Atmosphäre als Energiequelle, so die Forschenden. "Wir wissen schon seit einiger Zeit, dass Bakterien die Wasserstoffspuren in der Luft als Energiequelle nutzen können, um zu wachsen und zu überleben, auch in antarktischen Böden, Vulkankratern und in der Tiefsee", sagt Chris Greening vom Biomedicine Discovery Institute der Monash University. Nachsatz: "Aber wir wussten nicht, wie sie das machen – bis jetzt."

Huc macht es möglich

Das Team fand heraus, dass ein Enzym namens Huc Wasserstoffgas in elektrischen Strom umwandelt. Das wasserstofffressende Enzym wird aus einem gewöhnlichen Bodenbakterium namens Mycobacterium smegmatis gewonnen. Dieses Bakterium kann in großen Mengen gezüchtet werden, sodass eine nachhaltige Quelle für das Enzym und somit beinahe kostenlose Energie zur Verfügung stehen könnte.

"Wenn wir Huc erst einmal in ausreichenden Mengen produziert haben, sind der Nutzung zur Erzeugung sauberer Energie buchstäblich keine Grenzen gesetzt", so der leitende Forscher Rhys Grinter. "Huc ist außerordentlich effizient. Im Gegensatz zu allen anderen bekannten Enzymen und chemischen Katalysatoren verbraucht es sogar Wasserstoff unterhalb der atmosphärischen Konzentration – nur 0,00005 Prozent der Luft, die wir atmen."

Die Forscher setzten mehrere moderne Methoden ein, um den molekularen Bauplan der atmosphärischen Wasserstoffoxidation aufzudecken. Sie setzten fortschrittliche Mikroskopie (Kryo-EM) ein, um die atomare Struktur und die elektrischen Bahnen des Enzyms zu bestimmen. Außerdem wendeten sie eine elektrochemische Technik an, um nachzuweisen, dass das gereinigte Enzym schon bei geringsten Wasserstoffkonzentrationen Strom erzeugt, teilte die Monash University mit.

Huc ist lange stabil und damit speicherbar

Den Wissenschaftern zufolge ist es möglich, gereinigtes Huc über lange Zeiträume zu speichern, was es zu einer nachhaltigen Energiequelle macht. Denn: Das Enzym sei erstaunlich stabil. Man kann das Enzym einfrieren oder auf 80 Grad Celsius erhitzen, und es behalte seine Fähigkeit, Energie zu erzeugen, erklärt Doktorandin Ashleigh Kropp. "Das Enzym hilft Bakterien, in den extremsten Umgebungen zu überleben", so Kropp.

Obwohl sich die Forschung noch in einem frühen Stadium befindet, sieht das Team der Monash University in Huc ein beträchtliches Potenzial für kleine luftbetriebene Maschinen, zum Beispiel als Alternative zu solarbetriebenen Geräten. Das nächste Ziel ist die Steigerung der Huc-Produktion.

Die Forschenden hoffen, dass Huc herkömmliche Batterien ersetzen könnte. Theoretisch wäre es möglich, mit den Enzymbatterien tragbare Geräte wie Laptops und Mobiltelefone zu betreiben. Auch am Körper getragene oder implantierte medizinische Überwachungsgeräte könnten mit einem auf Huc basierenden System betrieben werden.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit wäre die Stromversorgung von Fernerkundungsgeräten wie Satellitensensoren, Radargeräten und unterirdischen Sensoren, die dann nicht mehr auf den Zugang zu Sonnenenergie angewiesen wären. (pez, 13.3.2023)