Mihai Surducan [alte articole din rubrica Tehnologii alternative]

(RenewableEnergyAccess.com) OXIGENUL este un impediment in calea obtinerii de combustibil hidrogen ieftin, prin utilizarea sa de catre enzimele din microorganisme. Blocarea accesulului oxigenului in aceste enzime poate duce la catalizatori excelenti pentru producerea de hidrogen din apa.

Cercetatorii de la Institutul Beckman pentru Stiinta si Tehnologie Avansata din cadrul Universitatii din Illinois s-au folosit de simulari computerizate pentru a studia drumul parcurs de oxigen si hidrogen prin enzima pana la zona catalitica, acolo unde hidrogenul e transformat in apa cu eliberare de energie.

Aplicatii economice uriase

Oamenii de stiinta din Illinois impreuna cu trei colegi care lucreaza pentru Laboratorul National pentru Energie Regenerabila(NREL) din Golden, Colorado, au publicat rezultatele studiului in editia din septembrie a jurnalului Structure. Descoperirile au aplicatii economice uriase pentru generarea de hidrogen pe cale enzimatica, deoarece o multime de microorganisme contin enzime numite hidrogenaze, care transforma lumina solara si apa in energie bazata pe hidrogen.

Problema apare cand oxigenul se leaga imediat si ireversibil de hidrogen in zona enzimatica numita “clusterul H”, astfel ca gazul aparut dispare foarte repede. “Daca vom intelege cum ajunge oxigenul in zona activa [a enzimei] vom putea mari toleranta la oxigen a hidrogenazei prin inginerie proteica, transformand astfel proteina intr-o sursa de hidrogen viabila economic”, a declarat Klaus Schulten, profesor de fizica la Universitatea din Illinois si conducatorul Grupului Beckman pentru Biofizica Teoretica si Computationala.

Cu ajutorul unui program de modelare moleculara creat in laboratorul lui Schulten, doctorandul Jordi Cohen a generat o simulare pornind de la structura cristalina a hidrogenazei CpI din Clostridium pasterianum(vezi foto), bacterie fixatoare de azot. Acest model i-a permis lui Cohen sa observe cum difuzeaza oxigenul si hidrogenul spre zona catalitica a proteinei – adica locul in care acestea se combina cu obtinere de apa -, si ce drum aleg cand parasesc enzima.

“O adevarata surpriza”

Descoperirea a fost “o adevarata surpriza” pentru echipa. “Hidrogenul si oxigenul difuzeaza prin proteina destul de repede, dar exista diferente clare”, a observat Schulten. Oxigenul are nevoie de mai mult spatiu, comparativ cu “colegul” sau mai sarac in masa si volum, si urmeaza anumite canale bine localizate. Hidrogenul circula mult mai liber deoarece proteina e mai permeabila pentru acesta. Cercetatorii considera ca se pot inchide canalele prin care trece oxigenul, identificate prin inginerie genetica, si astfel sa mareasca toleranta la oxigen a moleculei fara sa intrerupa eliminarea de hidrogen sub forma de gaz.

Pe langa Schulten si Cohen, la studiu au participat Kwiseon Kim, Paul King si Michael Seibert, toti de la NREL. Cercetarile au fost finantate de Institutele Nationale pentru Sanatate, Fundatia Nationala pentru Stiinta si Departamentul pentru Energie.