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: