Исследователи из Кембриджского университета ранее уже доказывали, что биологические катализаторы или ферменты могут производить топливо с использованием возобновляемых источников энергии, однако — с низкой эффективностью, сообщает АЗЕРТАДЖ со ссылкой на «Хайтек».

Их последнее исследование продемонстрировало повышенную эффективность производства топлива — как минимум в 18 раз в лабораторных условиях. Это доказало, что загрязняющие выбросы углерода могут быть эффективно превращены в экологически чистое топливо без потерь энергии.

Большинство методов преобразования диоксида углерода (CO2) в топливо производят нежелательные побочные продукты — например, такие, как водород. Ученые могут изменить химические условия, чтобы свести к минимуму производство водорода, — но это, в свою очередь, снижает производительность преобразования CO2.

Доказательство концепции, разработанной Кембриджским университетом, основано на ферментах, выделенных из бактерий для запуска химических реакций, которые превращают CO2 в топливо. Этот процесс называется электролизом. Ферменты, как правило, более эффективны, чем другие катализаторы — такие как золото, но они очень чувствительны к местной химической среде. Если она не совсем подходит для них, то ферменты распадаются, и химические реакции идут медленно.

Исследователи из Кембриджа, работая с командой из Университета Нова-де-Лиссабон в Португалии, разработали метод повышения эффективности электролиза путем точной настройки условий раствора для изменения локальной среды ферментов.

«Ферменты эволюционировали в течение миллионов лет, чтобы быть чрезвычайно эффективными и избирательными, — и они отлично подходят для производства топлива, потому что у них нет никаких нежелательных побочных продуктов», — рассказала доктор Эстер Эдвардс Мур из Кембриджского химического факультета имени Юсуфа Хамида, автор статьи PNAS.

«Однако чувствительность к ферментам связана с другим набором проблем. Наш метод учитывает эту чувствительность, так что местная среда регулируется в соответствии с идеальными условиями работы фермента», — добавила ученая.

Исследователи использовали вычислительные методы для разработки системы для улучшения электролиза CO2. При использовании системы на основе ферментов уровень производства топлива увеличился в 18 раз по сравнению с текущим эталонным решением.

Чтобы еще больше улучшить местную окружающую среду, команда показала, как два фермента могут работать вместе: один при этом производит топливо, а другой контролирует окружающую среду. Исследователи обнаружили, что добавление другого фермента ускорило реакции, повысив эффективность и уменьшив нежелательные побочные продукты.

Ученые рассказали, что секрет более эффективного электролиза CO2 кроется в катализаторах. В последние годы были достигнуты большие успехи в разработке синтетических катализаторов — однако они все еще не дотягивали до ферментов, которые исследователи использовали в этой работе.