Ученые придумали более быстрый способ очистки атмосферы

Группа немецких ученых обнаружила гораздо более эффективный способ очистки атмосферы от углекислого газа путем изучения процессов, которые позволяют растениям «дышать» парниковым газом, сообщает Popularmechanics. Биохимики из Института микробиологии Земли Макса Планка в Марбурге, Германия, разработали новый, сверхэффективный метод, который позволит живым организмам высасывать углекислый газ из атмосферы.

Модификация молекул

Растения и водоросли все еще довольно хорошо устраняют углекислый газ. Во всем мире они потребляют около 350 гигатонн газа в год. Почти весь поглощенный углекислый газ происходит из-за того же химического процесса — серии небольших химических реакций, известных как цикл Кельвина или, проще говоря, фотосинтеза.

Цикл Кальвина представляет собой систему молекулярных превращений, которые медленно превращают обычные трехатомные молекулы CO2 в глюкозу или сложную структуру сахара. Растения замыкают круг, используя сахар для своего роста, но, как утверждают инженеры во главе с Тобиасом Хербом, цикл Кальвина можно усовершенствовать.

Для одной конкретной части процесс зависит от конкретного молекулярного инструмента, называемого RuBisCO, который удерживает углекислый газ, образует большую молекулу и инициирует дальнейшее преобразование. Проблема в том, что «RuBisCO медленный и не особенно надежный, потому что примерно каждые 5 попыток он смешивает углекислый газ с кислородом», — говорит Эрб. Удержание неправильного газа замедляет процесс поглощения диоксида углерода и снижает эффективность.

Эрб разработал цикл поглощения углекислого газа, аналогичный циклу Кельвина. Разница в том, что новый цикл основан на гораздо более быстром и более эффективном молекулярном инструменте. Он представляет собой фермент ECR, который выполняет ту же функцию, что и RuBisCO, но примерно в 9 раз быстрее. Эрб вызывает новый цикл CETCH.

Искусственные листья

Новый цикл CETCH состоит из 11 «ступеней», которые превращают углекислый газ из атмосферы в химическое вещество под названием глиоксилат. На каждом из этих этапов используется молекула-трансформирующий фермент, и каждый энзим тщательно отбирается учеными из 40000 известных ферментов. «Некоторые ферменты находятся в организме человека и бактерии в кишечнике. Другие взяты из растений и микробов, которые живут в океанах и на поверхности других видов растений».

Эрб и его коллеги проверили CETCH в лабораторных условиях. Чтобы максимально упростить процесс, ученые объединили все ферменты со специальными химическими веществами и рассчитали, какое количество углекислого газа может поглощаться воздухом. Команда обнаружила, что цикл CETCH примерно на 25% более энергоэффективен, чем цикл Кальвина, используемый растениями и водорослями.

«В настоящее время вся химическая промышленность основана на ископаемом топливе, говорим ли мы о производстве пластмасс, текстиля, антибиотиков или сотовых телефонов», — сказал Эрб, отметив, что трудно предсказать, насколько быстрее цикл CETCH, чем цикл. Кальвин, если он работал в живом организме.

Однако, учитывая, что цикл использует меньше шагов и более быстрых ферментов, чем цикл Кальвина, ученые предполагают, что он может быть в два-три раза быстрее. «Однако сейчас скорость — это спекуляция. Это может быть даже медленнее», говорит Эрб.

Руководитель группы утверждает, что глиоксилатный химикат, который производит цикл CETCH, сам по себе совершенно бесполезен. Тем не менее, он может быть легко преобразован в широкий спектр различных химических веществ различного назначения, включая биотопливо и антибиотики.

Радикальное изменение

Эрб надеется, что однажды CETCH сможет адаптироваться для использования живыми организмами, помогая им быстрее поглощать углекислый газ из атмосферы и производить полезные материалы. Тем не менее, это, безусловно, не будет легкой задачей, так как исследования только начинаются, и ученые не имеют ни малейшего представления, что произойдет с их 11 ступенями, если они будут встроены в хаотическую систему живых клеток.

«Однако мы можем представить, что однажды у нас будет что-то вроде искусственного листа или другой фотоэлектрической гибридной системы, которая обеспечивает энергию для водорослей или микробов, которые будут использовать цикл CETCH для поглощения углекислого газа и производства полезных химических веществ», добавляет он.

Эрб предсказывает, что если технология будет в лучшем случае через несколько десятилетий, то это приведет к радикальным изменениям в окружающей среде и экономике планеты в целом.

Некоторые автомобили оснащаются системой снижения токсичности: www.mercedesman.ru/S-Class/W220/power/fuel/…obschaya-informaciya