Onderzoek van de Universiteit van Illinois en de Universiteit van Californië, Davis heeft scheikundigen een stap dichter bij het herscheppen van de meest efficiënte machines van de natuur voor het genereren van waterstofgas. Deze nieuwe ontwikkeling kan helpen de weg vrij te maken voor de waterstofbrandstofindustrie om een ​​grotere rol te spelen in het wereldwijde streven naar milieuvriendelijkere energiebronnen.

De onderzoekers rapporteren hun bevindingen in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Momenteel, waterstofgas wordt geproduceerd met behulp van een zeer complex industrieel proces dat zijn aantrekkelijkheid voor de markt voor groene brandstoffen beperkt, aldus de onderzoekers. In antwoord, wetenschappers kijken naar biologisch gesynthetiseerde waterstof, dat veel efficiënter is dan het huidige door mensen gemaakte proces, zei professor scheikunde en co-auteur Thomas Rauchfuss.

biologische enzymen, hydrogenasen genoemd, zijn de machines van de natuur voor het maken en verbranden van waterstofgas. Deze enzymen zijn er in twee varianten, ijzer-ijzer en nikkel-ijzer - genoemd naar de elementen die verantwoordelijk zijn voor het aansturen van de chemische reacties. De nieuwe studie richt zich op de ijzer-ijzervariant omdat deze het werk sneller doet, aldus de onderzoekers.

Het team kwam in het onderzoek met een algemeen begrip van de chemische samenstelling van de actieve plaatsen in het enzym. Ze veronderstelden dat de sites werden geassembleerd met behulp van 10 onderdelen:vier koolmonoxidemoleculen, twee cyanide-ionen, twee ijzerionen en twee groepen van een zwavelhoudend aminozuur dat cysteïne wordt genoemd.

Het team ontdekte dat het in plaats daarvan waarschijnlijker was dat de motor van het enzym bestond uit twee identieke groepen die vijf chemicaliën bevatten:twee koolmonoxidemoleculen, één cyanide-ion, één ijzerion- en één cysteïnegroep. De groepen vormen een hechte eenheid, en de twee eenheden combineren om de motor in totaal 10 onderdelen te geven.

Maar de laboratoriumanalyse van het in het laboratorium gesynthetiseerde enzym onthulde een laatste verrassing, zei Rauchfuss. "Ons recept is onvolledig. We weten nu dat er 11 bits nodig zijn om de actieve site-engine te maken, niet 10, en we zijn op jacht naar dat laatste stukje."

Teamleden zeggen dat ze niet zeker weten tot wat voor soort toepassingen dit nieuwe begrip van het ijzer-ijzerhydrogenase-enzym zal leiden, maar het onderzoek zou een montagekit kunnen opleveren die leerzaam zal zijn voor andere katalysatorontwerpprojecten.

"De conclusie van deze studie is dat het één ding is om je voor te stellen dat je het echte enzym gebruikt om waterstofgas te produceren, maar het is veel krachtiger om zijn samenstelling goed genoeg te begrijpen om het te kunnen reproduceren voor gebruik in het laboratorium, ' zei Rauchfuss.

Ook onderzoekers van de Oregon Health and Science University droegen bij aan dit onderzoek.