Enzym zamknięty w białkowej osłonce wirusa może być przyszłością energetyki opartej na wodorze. Opracowany przez naukowców z Indiana University nanoreaktor o nazwie P22-Hyd katalizuje proces rozkładu wody na tlen i wodór na tyle wydajnie, że może doprowadzić do spełnienia marzenia, jakim byłyby samochody napędzane… wodą. Opisuje go w najnowszym numerze czasopismo „Nature Chemistry”.

Bakteriofag P22

Tak można sobie wyobrażać budowę P22-Hyd /Indiana University

Kluczem do sukcesu okazało się zamknięcie enzymu w białkowej osłonce wirusa, tak zwanym kapsydzie, pochodzącym od atakującego bakterie wirusa, jakim jest bakteriofag P22. Materiał genetyczny, kodujący rozkładający wodę enzym, otrzymuje się z dwóch genów pochodzących od bakterii Escherichia coli. To geny hyaA i hyaB kodujące kluczowe podjednostki enzymu. Białkowa osłona sprawia, że nanoreaktor rozkłada wodę nawet 150 razy bardziej wydajnie, niż sam enzym.
W naszej pracy wykorzystaliśmy w praktyce zdolność wirusa do kombinacji materiału genetycznego i wbudowaliśmy weń czuły i delikatny enzym z nadzwyczajnymi zdolnościami do wyrywania z cząsteczek wody atomów wodoru – tłumaczy szef zespołu badawczego, profesor Trevor Douglas z IU Bloomington College of Arts and Sciences. W rezultacie otrzymaliśmy podobną do wirusa cząsteczkę, która działa jako wyrafinowany katalizator procesu wydzielania wodoru – dodaje.
Schemat procesu uwalniania NiFe-hydrogenazy z kapsydu bakteriofaga P22

Schemat procesu uwalniania NiFe-hydrogenazy z kapsydu bakteriofaga P22

Co istotne, nowy biomateriał o nazwie P22-Hyd jest tani i bezpieczny dla środowiska, można go wytwarzać na drodze prostej fermentacji w temperaturze pokojowej. Oparty na nim proces rozkładu wody nie wymaga też zastosowania kosztownych i rzadkich pierwiastków, choćby platyny. Ten materiał jest porównywalny do platyny, tyle że znacznie bardziej przyjazny środowisko – dodaje Douglas. Nie trzeba go wydobywać, można go tworzyć na masową skalę w temperaturze pokojowej z pomocą zwykłego procesu fermentacji. To bardzo ekologiczny proces, jak na wytwarzanie tak zaawansowanego technologicznie materiału – tłumaczy.

Na tym nie koniec, P22-Hyd potrafi nie tylko rozerwać wiązania chemiczne w H2O, by uwolnić wodór, ale pomaga też w rekombinacji atomów wodoru i tlenu, przebiegającej z wydzieleniem energii. To sprawia, że prawdopodobnie będzie ją można wykorzystać na obu etapach procesu pozyskiwania energii „z wody”, nie tylko do uwalniania wodoru, ale i wydzielania energii w wodorowych ogniwach paliwowych.
Schemat napędu samochodu z ogniwami paliwowymi na wodór

Schemat napędu samochodu z ogniwami paliwowymi na wodór

Twórcy P22-Hyd zapowiadają, że kolejnym etapem ich badań będzie próba użycia katalizatora do procesu rozkładu wody prowadzonej z wykorzystaniem energii światła słonecznego. Mają nadzieję, że przełom w energetyce wodorowej nastąpi za sprawą ich wynalazku już niedługo.
Źródło: rmf24.pl

Polecane:

Arica, Chile - Poranne trzęsienie ziemi o sile 6.2 pozbawiło prądu 3 tys domów
Za rok na niebie zabłyśnie najjaśniejsza od kilkudziesięciu lat kometa, C/2012 S1 będzie dobrze wido...
Chiny - Znaleziono wełniane spodnie sprzed 3300 lat
Średnia globalna temperatura w czerwcu wyniosła 16.2 st.C. i była najwyższa od początku pomiarów, re...
Spanish Fork, USA - 1.5-roczna dziewczynka została znaleziona po 14 godzinach od wypadku, matka zgin...
Ciekawa formacja chmur w formie pięści uchwycona na portugalskiej wyspie Madera
Odkryto nieznane stworzenie, to największa gąbka na świecie, długość 3.66 metra, wysokość 2 metry
Marsylia, Francja - Na największym na świecie statku wycieczkowym "Harmony of the Seas" sp...
Odporność na dany szczep wirusa grypy zależna jest od roku urodzenia