ENERGI bersih tak terbatas sering dianggap sebagai ‘holy grail’ oleh para ilmuwan dan sekarang sebuah studi baru menunjukkan jawabannya bisa terletak pada enzim.
Ilmuwan dari Universitas Monash di Australia telah menemukan ‘Huc’ – enzim yang dapat mengubah hidrogen di udara menjadi listrik.
Mereka mengekstraksi enzim dari bakteri umum yang hidup di tanah yang disebut Mycobacterium smegmatis.
Huc memungkinkan bakteri mengubah hidrogen di atmosfer menjadi energi yang dapat digunakan sehingga dapat terus berkembang jauh di bawah tanah.
Para peneliti mengatakan bahwa, jika cukup banyak enzim yang dapat dipanen, itu memungkinkan kita mengganti perangkat bertenaga surya dengan versi ‘bertenaga udara’.
Enzim adalah zat yang diproduksi oleh organisme hidup yang mempercepat atau memungkinkan reaksi kimia tertentu, termasuk yang menghasilkan energi.
Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa beberapa jenis bakteri mampu mengubah hidrogen di udara menjadi energi untuk membantu mereka bertahan hidup di lingkungan yang miskin nutrisi.
Ini termasuk tanah Antartika, kawah gunung berapi dan laut dalam, menurut penulis studi Dr Chris Greening.
Untuk makalah yang diterbitkan hari ini di Nature, para peneliti yang berbasis di Melbourne menunjukkan bagaimana mereka dapat mengekstraksi salah satu enzim yang bertanggung jawab atas reaksi konversi ini.
Mereka kemudian menggunakan teknik baru yang disebut mikroskop elektron kriogenik – yang memenangkan Hadiah Nobel bagi pengembangnya pada tahun 2017 – untuk menentukan struktur atom Huc.
Teknik ini melibatkan pendinginan sampel ke suhu kriogenik − di bawah -238 °F (-150 °C) − dan membombardirnya dengan elektron.
Ini melewati dan ditangkap oleh kamera untuk menghasilkan gambar beresolusi sangat tinggi.
Secara khusus, Huc mengubah hidrogen menjadi energi listrik dan mikroskop elektron kriogenik juga membantu para ilmuwan memahami proses ini.
“Kami tidak tahu bagaimana mereka melakukannya, sampai sekarang,” kata Dr Greening seperti dilansir di dailymail.com pada Kamis (9/3/2023).
Enzim mengikat hidrogen dan mengaktifkan oksidasinya – reaksi di mana ia kehilangan elektron, sebelum meneruskannya ke vitamin menaquinone atau K2.
Menaquinone kemudian dapat mentransfer elektron pada membran bakteri atau elektroda lainnya, menghasilkan arus listrik seperti ‘baterai alami’.
Para ilmuwan awalnya bingung bagaimana Huc bisa mencapai ini, ketika ada jauh lebih banyak oksigen yang tersedia di atmosfer yang bisa diikat.
Namun, gambar mikroskop elektron kriogenik mengungkapkan bahwa ia menggunakan saluran gas khusus yang memungkinkan hidrogen masuk dan mengikatnya, tetapi menolak oksigen.
“Huc sangat efisien,” kata Dr Rhys Grinter.
“Tidak seperti semua enzim dan katalis kimia lain yang dikenal, ia bahkan mengonsumsi hidrogen di bawah tingkat atmosfer – hanya 0,00005 persen dari udara yang kita hirup,” lanjutnya.
Para peneliti juga menemukan bahwa Huc masih dapat menghasilkan listrik bahkan setelah dibekukan atau dipanaskan hingga suhu 176°F (80°C).
“Ini mencerminkan bahwa enzim ini membantu bakteri untuk bertahan hidup di lingkungan yang paling ekstrim,” ujarnya mahasiswa PhD Ashleigh Kropp.
Mycobacterium smegmatis ditemukan di tanah, air dan limbah di seluruh dunia, dan mudah tumbuh serta dimanipulasi di laboratorium.
Ini berarti ada cara yang murah, etis dan berkelanjutan untuk mendapatkan Huc, memberi peneliti potensi besar untuk meningkatkan pembangkitan listrik.
“Begitu kami memproduksi Huc dalam jumlah yang cukup, langit benar-benar menjadi batas penggunaannya untuk menghasilkan energi bersih,” kata Dr Grinter. (red)
