Исследователи из Университета Ньюкасла, Великобритания, разработали бактерии Escherichia coli, способные улавливать углекислый газ (CO2) с помощью газообразного водорода (H2), чтобы превратить его в муравьиную кислоту. Исследование, опубликованное в журнале Applied and Environmental Microbiology, открывает возможность преобразования атмосферного CO2 в товарные химические вещества.
Обычно фермент E. coli катализирует обратную реакцию - образование H2 и CO2 из муравьиной кислоты.. В природе последний наиболее известен как тип соединения уксуса, который муравьи используют для защиты от хищников (муравьиный происходит от латинского «formica», что означает муравей.)
Чтобы обратить вспять нормальную реакцию E. coli, исследователи заставили бактерии заменить молибден, металл, который обычно является важной частью фермента, на вольфрам, выращивая бактерии в избытке последнего.. «Это довольно легко сделать, поскольку кишечная палочка не может сразу отличить их друг от друга», - сказал главный исследователь Фрэнк Сарджент.
Замена вольфрама на молибден изменила свойства нашего фермента так, что он был заблокирован в режиме захвата CO2, вместо того, чтобы переключаться между CO 2 захват и CO2 производства, - сказал д-р Сарджент.
Исследователи использовали специальный биореактор под давлением, заполненный H2 и CO2, чтобы сделать эти газы доступными для микробов. «Это сработало - бактерии могли расти под давлением газа и образовывать муравьиную кислоту из CO2», - сказал д-р Сарджент.
Доктор. По его словам, Сарджент разработал эту идею, читая о появлении жизни на Земле как в начальной литературе, так и в научно-популярных книгах. Три с половиной миллиарда лет назад в атмосфере не было кислорода, но были высокие уровни CO2 и H2, а также клеточные жизнь начала развиваться на глубине 10 000 метров под поверхностью океана.
В то время эти соединения нужно было преобразовать в углеводы, от которых зависит вся жизнь. Это могло быть достигнуто с помощью фермента, «подобного тому, который мы нашли в кишечной палочке, гидрогенизирующего углекислый газ в органическую кислоту», - сказал д-р Сарджент. «Мы хотели попробовать это в лаборатории».
«Во всем мире общества понимают важность борьбы с изменением климата, разработки устойчивых источников энергии и сокращения отходов», - сказал д-р Сарджент. «Для сокращения выбросов углекислого газа потребуется набор различных решений. Биология и микробиология предлагают несколько интересных вариантов».
"Конечной целью было бы улавливание CO2 с использованием возобновляемого газообразного водорода из биоводорода - как в этом исследовании - или электролиза, работающего от возобновляемого электричества, и преобразование его в муравьиную кислоты, - сказал доктор. Сарджент. «Ключ для микроба в том, чтобы использовать формиат в качестве единственного источника углерода. Затем мы можем производить топливо, пластик или химические вещества. произведено, захвачено и возвращено на рынок."