Elettricità dall’aria, scoperti batteri che estraggono idrogeno dall’ambiente.

Batteri amici

Elettricità dall’aria, un gruppo di ricerca australiano ha pubblicato uno studio su Nature dimostrando che i batteri possono creare delle correnti elettriche a partire dall’aria.

In particolare, i batteri consumano l’idrogeno atmosferico attraverso speciali enzimi con proprietà particolari ed efficienza, al fine di alimentare una catena di trasporto di elettroni simile a quella che alimentiamo quando respiriamo nei nostri mitocondri, fino a ridurre l’ossigeno in acqua. In altre parole, i batteri creano letteralmente delle correnti elettriche a partire dall’aria, attraverso le quali sono in grado di alimentare il proprio metabolismo energetico, specialmente in condizioni di scarsità di altre fonti di energia.

Come avviene?

Il processo attraverso cui questo fenomeno avviene è stato a lungo un mistero, ma il gruppo di ricerca australiano ha scoperto che un tipo specifico di enzima batterico, chiamato Huc, cattura selettivamente l’idrogeno molecolare attraverso una sorta di setaccio che impedisce l’ingresso del più grande ossigeno, ma lascia diffondere il gas di interesse.

L’efficienza dell’enzima è tale da riuscire ad estrarre l’idrogeno dall’ambiente anche a concentrazioni molto più basse di quelle a cui è naturalmente presente nell’aria. Una volta all’interno dell’enzima, avviene una speciale reazione di ossidazione che scinde l’idrogeno molecolare in ioni, generando due elettroni per molecola di idrogeno. Questi entrano in un circuito di trasporto e la microscopica corrente raggiunge quindi il suo “catodo” nanometrico, dove riduce l’ossigeno dell’aria in acqua.

Una piccola pila ad aria

Il processo di funzionamento di questa minuscola pila ad aria è già di per sé incredibile, ma l’interesse applicativo è notevole. Infatti, esso funziona anche al di fuori della cellula batterica di origine. I ricercatori hanno dimostrato in provetta che l’idrogeno era consumato fino ad essere non più rivelabile, mentre il colore dell’accettore di elettroni cambiava. Hanno anche costruito semplici circuiti elettrici con Huc attaccato a un elettrodo e hanno scoperto che potevano così generare piccole correnti, in cui gli elettroni erano trasferiti ad un catodo metallico.

Huc potrebbe quindi essere utilizzato nelle celle a combustibile o per generatori che alimentano dispositivi a bassa energia, se potesse essere prodotto in volumi sufficientemente grandi. La descrizione dettagliata del meccanismo di funzionamento dell’enzima rende possibile la progettazione di enzimi artificiali simili con proprietà ancora migliori, soprattutto in termini di industrializzazione. Questa nuova scoperta potrebbe quindi consentire di sfruttare il processo evoluto naturalmente dai batteri per estrarre letteralmente elettricità dall’aria.

Per saperne di più

Non è possibile fornire una risposta precisa su quando si è iniziato a studiare il modo di estrarre elettricità dall’aria, in quanto questa idea è stata oggetto di studio e di speculazione per decenni. Tuttavia, i primi studi scientifici su questo argomento risalgono agli anni ’90, quando i ricercatori hanno iniziato a esplorare la possibilità di utilizzare batteri in grado di produrre correnti elettriche a partire dall’aria.

Nel corso degli anni, gli scienziati hanno continuato a studiare il processo attraverso il quale i batteri trasformano l’idrogeno dell’aria in correnti elettriche, e hanno anche sviluppato enzimi artificiali in grado di svolgere la stessa funzione.

Uno dei vantaggi dell’elettricità dall’aria è che l’aria è ovunque, quindi se la tecnologia diventa abbastanza economica ed efficiente, potrebbe diventare una fonte di energia molto accessibile e sostenibile.

Tuttavia, come con molte tecnologie emergenti, ci sono ancora molte sfide da superare, tra cui l’efficienza, la scalabilità e la sicurezza. Inoltre, la ricerca sull’elettricità dall’aria è ancora in fase molto preliminare e ci vorrà probabilmente del tempo prima che possa diventare una tecnologia pronta per il mercato.

Oggi, la ricerca sull’elettricità dall’aria è ancora in corso, ma ci sono molte speranze che questa tecnologia possa essere utilizzata per alimentare dispositivi a basso consumo energetico e anche per produrre energia pulita a livello industriale.