Ученые получили с помощью ферментов

Исследователи разработали комбинированный катализатор, который превращает кислород и водород в воду. Статья ученых опубликована в журнале Nature Communications.

Катализ — это процесс ускорения химической реакции с помощью специального вещества. В биологических системах в качестве такого вещества выступают специальные белки — ферменты. В промышленности же используются чаще всего неорганические соединения, которые называются катализаторами. Они применяются в сотнях различных химических процессах: от создания бензина до получения аммиака.

Важной сферой деятельности, которая нуждается в новых катализаторах, является водородная энергетика. Вся эта область завязана на двух главных вещах: эффективном хранении водорода и эффективном использовании энергии, которая выделяется при его окислении. Решить вторую проблему могут помочь ферменты. Эти вещества понижают энергию реакции, тем самым ускоряя ее. Это значит, что в единицу времени в системе может выделяться больше энергии, чем если бы реакция шла сама по себе.

Однако долгое время препятствием к использованию ферментов в каталитических системах оставалась высокая температура, при которой они работают. Но ученым из Университета Бата удалось создать такую ячейку, в которой ферменты из класса пероксидаз смогли переработать поступающую к ним перекись водорода в воду и кислород. Для этого ученые сначала использовали наночастицы золота и палладия, чтобы превратить кислород и водород в перекись. Это позволило исследователям создать стабильный поток перекиси водорода в сосуд с ферментом.

«Наш катализатор может производить нужное количество H2O2 для фермента. Кроме того, мы можем контролировать этот процесс с помощью наночастиц. Эти превращения потребовали бы гораздо более жестких условий при использовании только традиционных гетерогенных катализаторов. Мы показали, что H2O2 поглощается ферментом для окисления ряда органических молекул с высокой селективностью. Это чрезвычайно важный шаг на пути к использованию энергии ферментов для создания целого ряда молекул гораздо более экологичным и эффективным способом. Также мы показали возможности интеграции биокатализаторов в существующую химическую инфраструктуру», — отмечает ведущий автор исследования, сотрудник Университета Бата Саймон Фрикли.