Farby, kleje z powietrza? Naukowcy pracują nad superenzymem

Niezwykle użyteczny enzym, który może wiązać cząsteczki dwutlenku węgla nosi nazwę RuBisCO i występuje w komórkach roślin. Teraz dzięki badaniom naukowców z Kalifornii i Cincinnati może on pomóc w zmienianiu szkodliwych emisji na użyteczne materiały.

RuBisCO (nazywana też karboksydysmutazą) to niezwykle rozpowszechnione białko, wśród roślin zielonych, glonów, sinic i fotosyntetyzujących bakterii, które bierze udział w procesie fotosyntezy i fotooddychania. Naukowcy uważają, że niebawem podobny enzym może być też wykorzystywany w procesie produkcyjnym takich rzeczy jak farby, kleje lub chemikalia oczyszczające wodę. Otrzymali nawet grant na badania nad nim w wysokości 50 tys. dolarów na swoje badania (co ma duże znaczenie, gdyż coraz więcej branż interesuje się rozwiązaniami wspierającymi zieloną transformację).

Badania prowadzi zespół prowadzony przez Shaamę Mallikarjun Sharadę z Uniwersytetu Południowej Kalifornii oraz Ahmed Badran i Jimmy Jiang z Uniwersytetu w Cincinnati. Mają oni na celu skonstruowanie enzymu RuBisCO w taki sposób, aby mógł on przekształcać wychwycony dwutlenek węgla w glicerynian, a następnie akrylan, który stanowi podstawę dla niezliczonej ilości produktów opartych na polimerach.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Sharada wyjaśnia działanie enzymu Rubisco w taki sposób: "CO2 to cząsteczka liniowa. Jest bardzo stabilny i to najwyżej utleniona forma, jaką może przybrać węgiel - nie można utleniać go dalej, a jedynie zredukować wypychając z niego elektrony. W ten sposób działa właśnie RuBisCO - wyzwala on reakcję, która zmusza cząsteczkę dwutlenku węgla do połączenia z substancją znaną jako RuBP i dodaje do równania elektron, co finalnie tworzy kwas karboksylowy."

Zobacz także: Czy dobrze znasz jednostki miary?

Skalowanie działania enzymu do ilości wychwytywanego dwutlenku węgla jest trudne, ponieważ cała reakcja jest dosyć powolna i nie jest mocno selektywna. Jeśli więc enzym "zobaczy" w powietrzu tlen zamiast dwutlenku węgla, to zwiąże się właśnie z nim. Wyzwanie dla zespołu Sharady stanowi zrozumienie mechanizmu reakcji, aby zmodyfikować go do działania jedynie z CO2. Będzie to pierwszy krok w tworzeniu wydajnego mechanizmu przekształcania atmosferycznego dwutlenku węgla na dużą skalę.

Celem, jaki chce osiągnąć zespół, jest przyszłość, w której nie musimy polegać na paliwach kopalnych, a surowiec do tworzenia pożądanych produktów będziemy uzyskiwać bezpośrednio z powietrza poprzez przekształcanie dwutlenku węgla. Zespół Sharady jest odpowiedzialny za zrobienie odpowiednich obliczeń, by odkryć najlepszą możliwą modyfikację, jaką można wprowadzić do enzymu. Następnie Ahmed Badran wytwarza te enzymy w celu wytworzenia glicerynianu, a Jimmy Jiang ten glicerynian przekształca w akrylan, z którego powstać może poliakrylan, czyli szeroko stosowany składnik różnych materiałów i chemikaliów.

Zobacz także: Czy potrafisz poprawnie segregować śmieci?

Sharada nie pierwszy raz otrzymuje grant na badania związane z redukcją emisji gazów cieplarnianych. Jeśli badania, które jej zespół przeprowadzi w ciągu najbliższego roku, okażą się przynosić dobre owoce, to jest możliwość na uzyskanie dla tej metody finansowania federalnego, co pozwoli naukowcom na wywarcie znaczącego wpływu na przyszłą technologię redukcji CO2 wychwyconego z powietrza lub oceanu.