“แบตเตอรี่ธรรมชาติ” เอนไซม์ Huc เปลี่ยนอากาศให้เป็นพลังงานไฟฟ้า

เรื่องโดย ดร.ทัศชา ทรัพย์มีชัย

เป็นที่รู้กันว่าแบคทีเรียในดินสามารถใช้ไฮโดรเจนในอากาศเป็นแหล่งพลังงานเพื่อช่วยให้พวกมันเติบโตและอยู่รอดได้ ไม่ว่าจะในดินของทวีปแอนตาร์กติก ดินปล่องภูเขาไฟ หรือส่วนลึกของมหาสมุทร ทว่านักวิทยาศาสตร์ก็ยังคงสงสัยว่าแบคทีเรียทำสิ่งนี้ได้อย่างไร

จนกระทั่งเมื่อเดือนมีนาคม พ.ศ. 2566 นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรเลียค้นพบเอนไซม์ที่สามารถเปลี่ยนอากาศเป็นพลังงานไฟฟ้าได้และได้รับการตีพิมพ์ในวารสารชั้นนำอย่าง Nature งานวิจัยเผยให้เห็นว่าเอนไซม์นี้ใช้ไฮโดรเจนในปริมาณต่ำในชั้นบรรยากาศเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า ซึ่งการค้นพบนี้ได้เปิดทางให้มีการสร้างอุปกรณ์ด้วยพลังงานจากอากาศบริสุทธิ์อย่างแท้จริง

เอนไซม์ดังกล่าวมีชื่อเรียกว่า Huc นักวิทยาศาสตร์เผยว่ามันมีความเสถียรอย่างน่าอัศจรรย์และมีประสิทธิภาพที่ไม่ธรรมดาในการสร้างพลังงานจากอากาศ เอนไซม์ Huc นี้มาจากไหน และสามารถเปลี่ยนอากาศเป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างไร เชิญติดตามได้เลยค่ะ

ทีมวิจัยซึ่งนำโดย ดร.ริส กรินเทอร์ และ แอชลีห์ ครอปป์ นักศึกษาระดับปริญญาเอก และศาสตราจารย์ คริส กรีนิง จากสถาบันวิจัยชีวการแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยโมนาชในเมลเบิร์น ประเทศออสเตรเลีย ได้ทำการผลิตและวิเคราะห์เอนไซม์ที่ใช้ไฮโดรเจนจากแบคทีเรียในดินทั่วไป ซึ่งหลักการของเอนไซม์ Huc ตัวนี้จะทำหน้าที่คล้ายกับ “แบตเตอรี่ธรรมชาติ” สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องจากอากาศหรือไฮโดรเจนที่เติมเข้าไป

Credit ภาพ : https://res.cloudinary.com/cognitives-s3/image/upload/c_limit,dpr_auto,f_auto,fl_lossy,q_75/v1/cog-live/n/1271/2023/Mar/08/mRKSdJPlZQHbZYuRBULh.jpg

ในวารสาร Nature ระบุว่า นักวิจัยได้สกัดเอนไซม์ที่ใช้ไฮโดรเจนในชั้นบรรยากาศจากแบคทีเรียที่ชื่อว่า ‘ไมโคแบคทีเรีย (Mycobacterium smegmatis)’ โดยแบคทีเรียชนิดนี้พบได้ทั่วไปในดิน น้ำ และสิ่งปฏิกูลทั่วโลก สามารถนำมาเลี้ยงให้เติบโตได้ง่ายในห้องปฏิบัติการด้วยวิธีที่ไม่ยุ่งยาก ค่าใช้จ่ายต่ำ ทำให้นักวิจัยสามารถทดลองผลิตและขยายขนาดการผลิตเอนไซม์ Huc ได้อย่างมีศักยภาพ

Credit ภาพ : https://i.dailymail.co.uk/1s/2023/03/08/15/68469833-11831445-They_were_able_to_extract_it_from_a_common_soil_dwelling_bacteri-a-80_1678290258487.jpg

นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์ที่เรียกว่า ‘Huc’ นี้ สามารถเปลี่ยนก๊าซไฮโดรเจนให้เป็นกระแสไฟฟ้าได้ โดยแบคทีเรียสายพันธุ์ Mycobacterium smegmatis นั้นมีเอนไซม์บางอย่างที่ช่วยให้มันเปลี่ยนก๊าซไฮโดรเจนในอากาศและดึงพลังงานจากมันโดยตรง วิธีการนี้เป็นวิธีการสร้างพลังงานลำดับท้าย ๆ ที่แบคทีเรียเลือกใช้เมื่อไม่มีอาหารอื่น ๆ ให้กิน นักวิทยาศาสตร์เรียกเอนไซม์นี้ว่า ‘ไฮโดรจีเนส’ หรือสั้น ๆ ว่า Huc รับผิดชอบหน้าที่ในการแยกโมเลกุล ซึ่งโมเลกุลไฮโดรเจน เป็นโมเลกุลที่แยกง่ายที่สุดในจักรวาล

Credit ภาพ : https://i.dailymail.co.uk/1s/2023/03/08/15/68457269-11831445-Scientists_from_Monash_University_in_Australia_have_discovered_H-a-79_1678290258486.jpg

ไฮโดรเจนประกอบไปได้ด้วยอะตอม 2 ตัว (H₂) โดย Huc จะเข้าไปสลายพันธะที่อะตอมนี้เชื่อมต่อกันอยู่ จากนั้นจะได้ไฮโดรเจนอิเล็กตรอนออกมาเป็นผลิตภัณฑ์ ซึ่งอิเล็กตรอนของไฮโดรเจนที่กำลังไหลอยู่นั้นก็คือกระแสไฟฟ้านั่นเอง หมายความว่า Huc สามารถเปลี่ยนโมเลกุลไฮโดรเจนให้เป็นกระแสไฟฟ้าได้โดยตรงเลย

“เราได้แสดงให้เห็นว่าเมื่อเราแยก Huc ออกมาในห้องทดลอง เราสามารถใส่มันเข้าไปในวงจรไฟฟ้า และผลิตกระแสไฟฟ้าได้” ดร. ริสกล่าวและระบุเพิ่มเติมว่า แต่กว่าจะแยกมันออกมาจากแบคทีเรียและให้ Huc ทำงานได้สำเร็จ ทีมวิจัยต้องใช้เวลาหลายปีกว่าทำให้มันมีประสิทธิภาพ โดย Huc สามารถทำงานได้อย่างเสถียรแม้จะอยู่ภายใต้อุณหภูมิ -80 ºC ถึง 80 ºC ก็ตาม นอกจากนี้ Huc ไม่เหมือนกับเอนไซม์และตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีอื่น ๆ ที่รู้จักกัน มันใช้ไฮโดรเจนต่ำกว่าระดับชั้นบรรยากาศเพียง 0.00005% ของอากาศที่เราหายใจเข้าไป

การวิจัยนี้เพิ่งเริ่มต้น และต้องเจอความท้าทายทางเทคนิคอีกมากมายในการเพิ่มปริมาณ Huc ให้มากพอ ซึ่งขณะนี้ทำได้ในปริมาณเพียงระดับมิลลิกรัม แต่เป้าหมายอยู่ที่ระดับกิโลกรัม อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยก็ได้แสดงให้เห็นว่า Huc ทำหน้าที่ได้อย่างยอดเยี่ยมเหมือน ‘แบตเตอรี่ธรรมชาติ’ ที่ผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องเมื่อเติมอากาศหรือไฮโดรเจนเข้าไป

Credit ภาพ : https://res.cloudinary.com/cognitives-s3/image/upload/c_limit,dpr_auto,f_auto,fl_lossy,h_1900,q_auto,w_1900/v1/cog-live/n/1271/2023/Mar/08/M05LA3zVt2i1OpBm3WKt.jpg

การประยุกต์ใช้เอนไซม์ Huc ที่เทียบได้กับมีแบตเตอรี่ธรรมชาติ เมื่อใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ขนาดเล็กเพื่อใช้พลังงานจากอากาศ ถือเป็นทางเลือกที่น่าสนใจและอาจนำมาแทนที่อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้ แน่นอนว่ามันจะสร้างประโยชน์และสามารถต่อยอดได้อีกมากในอนาคตของวงการพลังงาน

แหล่งข้อมูล

1. https://www.thairath.co.th/news/foreign/2651836
2. https://www.springnews.co.th/keep-the-world/energy/836725
3. https://spacebar.th/world/Scientists-discover-enzyme-turns-air-into-electricity
4. https://lens.monash.edu/@medicine-health/2023/03/09/1385541/the-enzyme-that-could-help-make-energy-dreams-come-true
5. https://www.nature.com/articles/s41586-023-05781-7
6. https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-11831445/The-key-unlimited-clean-energy-Scientists-discover-enzyme-turns-air-ELECTRICITY.html

Go to Top