Екип от германски учени е открил много по-ефективен начин за пречистването на атмосферата от въглеродния диоксид, изследвайки процесите, които позволяват на растенията да "дишат" парниковия газ, пише popularmechanics.com. Биохимиците от Института за земна микробиология „Макс Планк“ в Марбург, Германия, са разработили нов, суперефективен метод, който ще позволи на живите организми да изсмукват въглеродния диоксид от атмосферата.
Модификация на молекулите
Растенията и водораслите и сега са доста добри в унищожаването на въглеродния диоксид. В световен план те консумират около 350 гигатона от газа годишно. Почти цялото количество от абсорбирания въглероден диоксид се дължи на един и същ химичен процес – серия от малки химични реакции, известни като „Цикъл на Калвин“ или още по-просто - фотосинтеза.
Цикълът на Калвин представлява система от молекулярни трансформации, които бавно превръщат обикновените триатомни CO2 молекули в глюкоза или сложна захарна структура. Растенията затварят кръга, използвайки захарта за своя растеж, но според инженерите, оглавявани от Тобиас Ерб, цикълът на Калвин може да бъде усъвършенстван.
За една определена част, процесът зависи от специфичен молекулярен инструмент, наречен RuBisCO, който задържа въглеродния диоксид, формира по-голяма молекула и стартира по-нататъшната трансформация. Проблемът е, че „RuBisCO е бавен и не особено надежден, тъй като на около всеки 5 опита бърка въглеродния диоксид с кислород,“ казва Ерб. Задържането на грешния газ забавя процеса по абсорбиране на въглеродния диоксид и влошава ефективността.
Ерб разработил цикъл за абсорбиране на въглеродния диоксид, подобен на този на Калвин. Разликата е, че новият цикъл разчита на много по-бърз и ефективен молекулярен инструмент. Той представя ензим, наречен ЕCR, който върши същата работа като RuBisCO, но около 9 пъти по-бързо. Ерб нарича новия цикъл CETCH.
Изкуствени листа
Новият цикъл CETCH се състои от 11 "стъпки", благодарение на които въглеродният диоксид от атмосферата се превръща в химикал, наречер глиоксилат. Всяка една от тези стъпки използва трансформиращ молекулите ензим, а всеки ензим е внимателно подбран от учените от библиотека с 40 000 познати ензима. „Някои от ензимите се съдържат в човешкото тяло и бактериите в червата. Другите са взети от растения и микроби, които живеят в океаните и на повърхността на други растителни видове.“
Ерб и колегите му са тествали CETCH в лабораторни условия. За да опростят максимално процеса, учените са комбинирали всички ензими със специални химикали и са изчислили какво голичество въглероден диоксид може да бъде абсорбиран от въздуха. Екипът открил, че цикълът CETCH е с около 25% енергийно по-ефективен от цикъла на Калвин, който използват растенията и водораслите.
„В момента цялата химическа индустрия е базирана на фосилни горива, независимо дали говорим за производство на пластмаса, текстил, антибиотици или мобилни телефони,“ заявява Ерб, уточнявайки, че е трудно да се предположи колко по-бърз е цикъла CETCH в сравнение с цикъла Калвин, ако работеше в жив организъм.
Все пак, ако се вземе предвид, че цикълът използва по-малко стъпки и по-бързи ензими от цикъла на Калвин, учените предполагат, че той може да е два до три пъти по-бърз. „Засега обаче скоростта е спекулация. Може да се окаже, че дори е по-бавен,“ казва Ерб.
Все пак, ако се вземе предвид, че цикълът използва по-малко стъпки и по-бързи ензими от цикъла на Калвин, учените предполагат, че той може да е два до три пъти по-бърз. „Засега обаче скоростта е спекулация. Може да се окаже, че дори е по-бавен,“ казва Ерб.
Ръководителят на екипа твърди, че глиоксилатния химикал, който цикълът CETCH произвежда, е напълно безполезен сам по себе си. Въпреки това, той може лесно да бъде трансформиран в широка гама от различни химикали с различно приложение, сред които биогорива и антибиотици.
Радикална промяна
Ерб се надява, че един ден CETCH ще може да бе адаптиран за използване от живи организми, помагайки им по-бързо да абсорбират въглеродния диоксид от атмосферата и да произвеждат полезни материали. Със сигурност обаче това няма да е лесна задача, тъй като изследванията тепърва започват, а учените нямат никаква идея какво би се случило с техните 11 стъпки, когато бъдат внедрени в хаотичната система на жива клетка.
„Можем обаче да си представим, че един ден ще разполагаме с нещо като изкуствено листо или друга хибридна система с фотоволтаични клетки, която ще осигурява енергията за водорасли или микроби, които ще използват цикъла CETCH, за да абсорбират въглеродния диоксид и да произвеждат полезни химикали,“ допълва той.
Ерб прогнозира, че ако технологията, която в най-добрия случай е отдалечена на няколко десетилетия в бъдещето, ще доведе до радикална промяна в околната среда и икономиката на планетата като цяло.
2
