Onderzoekers van de North Carolina State University toonden in een nieuwe studie aan dat ze katoenen garens konden coaten met enzymen, die het gereedschap van de natuur zijn om chemische reacties te versnellen, om waterstofperoxide om te zetten in zuurstof en water. De proof-of-concept-studie is een stap in de richting van de creatie van een nieuwe generatie chemische filters.

Nutsvoorzieningen, de onderzoekers onderzoeken of ze textielfilters kunnen ontwerpen die kunnen dienen als koolstofafvangtechnologie. Ze werken aan het coaten van textiel met koolzuuranhydrase, een enzym dat koolstofdioxide kan omzetten, een broeikasgas, tot in water oplosbare baking soda.

"Het katalasesysteem dat we in de publicatie hebben beschreven, hoewel we het voor echte toepassingen kunnen gebruiken, meestal gebruikten we het als een model om te zien of we een enzym aan een textiel konden hechten, en laat zien dat de reactie werkt, " zei de corresponderende auteur van de studie, Sonja Salmon, universitair hoofddocent textieltechnologie, scheikunde en wetenschap bij NC State. "We weten allemaal dat de uitstoot van kooldioxide een groot probleem is. Wat als we er een filter voor zouden kunnen maken zoals je lichaam doet als je ademt?"

The Abstract ging met Salmon zitten om over het onderzoek te praten, waarover in het journaal werd bericht Geavanceerde materiaalinterfaces , en de toekomst van het onderzoek.

TA:Wat zijn enzymen?

Zalm:Enzymen worden de katalysatoren van de natuur genoemd. Het zijn eiwitten die in een speciale vorm zijn gevouwen die een plaats creëert waar chemische reacties kunnen plaatsvinden. Het leven zoals we dat kennen zou niet bestaan ​​zonder enzymen, omdat veel chemische reacties die nodig zijn voor het leven gewoon niet zouden plaatsvinden onder normale omstandigheden. Enzymen helpen chemicaliën op de juiste manier bij elkaar te komen om reacties te laten plaatsvinden.

TA:Wat is katalase, het enzym dat u in dit onderzoek heeft gebruikt?

Zalm:Catalase is eigenlijk een heel belangrijk enzym in je lichaam. Het breekt waterstofperoxide af, die zich op natuurlijke wijze kunnen vormen. Je lichaam maakt katalase om het peroxide te vernietigen voordat het je kan schaden.

In onze studie, catalase was ons modelsysteem. We gebruikten een gelachtig materiaal genaamd chitosan om de katalase aan garens te plakken, en toonden toen aan dat we ze konden gebruiken om waterstofperoxide om te zetten in water en zuurstof.

We kozen voor katalase als model omdat zuurstofgas vrijkomt wanneer het enzym peroxide afbreekt, bellen maken in water. De bubbels laten ons meteen weten of het enzym werkt.

Deze studie heeft implicaties voor industriële processen. In de textielindustrie, peroxide wordt gebruikt om katoen te bleken. Als je datzelfde water zou willen hergebruiken voor een ander proces waarbij het bleekmiddel schadelijk zou zijn, je zou ons biokatalytisch textiel als filter kunnen gebruiken om het peroxide uit het water te verwijderen.

TA:Waarom wilde je de enzymen aan textiel hechten?

Zalm:Veel enzymen komen van nature voor als een soort opgeloste stoffen. Als je ze keer op keer wilt gebruiken, een manier om dit te doen zou zijn om ze aan een oppervlak te bevestigen, zodat je ze opnieuw kunt gebruiken.

Ik ben geïnteresseerd in het hechten van enzymen aan textiel, juist omdat textiel zeer functionele materialen zijn. Je kunt ze in verschillende soorten en maten maken, ze zijn flexibel, en je kunt ze buigen. En - belangrijk voor bepaalde toepassingen - kunnen ze water en vloeistoffen transporteren. Stel je een druipnat washandje voor en je snapt het idee.

TA:Wat is de toekomstige toepassing van het hechten van enzymen aan textiel?

Zalm:Het echte doel is om een ​​enzym te gebruiken dat koolzuuranhydrase wordt genoemd. Dit is een ander enzym dat je in je lichaam hebt. Het helpt je koolstofdioxide uit je cellen te verwijderen, zodat je het kunt uitademen.

Wat als we met dit enzym een ​​filter zouden kunnen maken om gas uit een elektriciteitscentrale te filteren? Kooldioxide is een broeikasgas, geproduceerd door brandstof te verbranden. Om te voorkomen dat het in de atmosfeer komt, we moeten selectief de koolstofdioxidemoleculen uit de emissies van elektriciteitscentrales halen, en laat andere onschadelijke gassen gaan. Deze enzymen zijn zeer selectief. Ze gaan alleen reageren met kooldioxide om het heel snel om te zetten in bicarbonaat, die direct oplost in de procesvloeistof. Deze opgevangen kooldioxide zou dan naar een apart proces gaan waar bicarbonaat wordt verwijderd en de vloeistof wordt gerecycled. Als u geen systeem heeft om CO . op te vangen ₂ , het wordt erg moeilijk om het uit de uitstoot te verwijderen. We werken eraan om te laten zien dat de technologie die we ontwikkelen een nuttig instrument kan zijn in de strijd tegen klimaatverandering.