Ten proces jest skuteczniejszy niż fotosynteza. Naukowcy mają sposób na przekształcanie CO2

Enzym bakteryjny wykorzystany przez międzynarodowy zespół naukowców może przekształcać dwutlenek węgla w związki węgla 20-krotnie szybciej niż enzymy roślinne w czasie fotosyntezy.

Badacze opisali swoje dokonania na łamach ACS Central Science, a ich osiągnięcia mogą doprowadzić do przyspieszonego postępu w przekształcaniu dwutlenku węgla w inne substancje. Rośliny całkiem nieźle radzą sobie z wiązaniem węgla, ale prawdziwymi mistrzami są w tej kategorii bakterie glebowe. W związku z tym, używając enzymów wykorzystywanych przez te mikroorganizmy, naukowcy mogą przekształcać dwutlenek węgla znacznie szybciej niż ma to miejsce obecnie.

Czytaj też: Rekord sztucznej fotosyntezy. Nowy „sztuczny liść” jest na tyle wydajny, że można wykorzystać go w przemyśle

Okazało się, iż kluczowy enzym – zamiast chwytać cząsteczki dwutlenku węgla i przyłączać je do biomolekuł pojedynczo – składa się z par cząsteczek, które pracują synchronicznie. Ich współpraca jest możliwa dzięki molekularnemu „klejowi”, który utrzymuje każdą parę razem, dzięki czemu podział pracy przebiega sprawnie, podobnie jak transport gotowych produktów.

Enzym ten należy do rodziny znanej jako ECR i pochodzi od bakterii glebowych z gatunku Kitasatospora setae. Te, poza wiązaniem węgla, potrafią również wytwarzać antybiotyki. Dzięki szczegółowym analizom enzymu naukowcy byli w stanie określić, jak zmienia się jego struktura po przyłączeniu do substratu, który gromadzi składniki potrzebne do reakcji wiązania węgla i napędza ją.

Fotosynteza wykorzystywana przez rośliny prowadzi do przekształcania dwutlenku węgla

Przeprowadzono również symulacje, które wykazały, że otwieranie i zamykanie dwóch części enzymu nie odbywa się wyłącznie za sprawą kleju molekularnego, ale również dzięki ruchom skrętnym wokół osi centralnej każdej pary enzymów. Dzięki tym skrętom, a także synchronicznej pracy par enzymów możliwe jest wiązanie węgla w tempie 100 razy na sekundę.

Czytaj też: Wodór gorszy dla klimatu niż dwutlenek węgla? Zaskakujące ustalenia naukowców

Jak wyjaśnia jeden z autorów badania, Soichi Wakatsuki, wymarzonym eksperymentem byłoby połączenie wszystkich składników w trakcie ich przepływu na drodze wiązki lasera rentgenowskiego. W efekcie pojawiłaby się możliwość obserwacji przebiegu reakcji w czasie rzeczywistym. Niestety, cząsteczki CO2 są na tyle małe i rozpędzone, że trudno jest uchwycić moment, w którym przyczepiają się do podłoża. Poza tym wiązka lasera rentgenowskiego jest silna, co sprawia, iż niemożliwe staje się utrzymanie składników w wiązce wystarczająco długo, aby reakcja mogła zajść.