Ricerca dell'Università dell'Illinois e dell'Università della California, Davis ha avvicinato i chimici alla ricreazione dei macchinari più efficienti della natura per la generazione di gas idrogeno. Questo nuovo sviluppo può aiutare a spianare la strada all'industria dei combustibili a idrogeno per assumere un ruolo più ampio nella spinta globale verso fonti di energia più rispettose dell'ambiente.

I ricercatori riportano i loro risultati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Attualmente, il gas idrogeno viene prodotto utilizzando un processo industriale molto complesso che ne limita l'attrattiva per il mercato dei combustibili verdi, hanno detto i ricercatori. In risposta, gli scienziati stanno guardando verso l'idrogeno sintetizzato biologicamente, che è molto più efficiente dell'attuale processo creato dall'uomo, ha detto il professore di chimica e coautore dello studio Thomas Rauchfuss.

Enzimi biologici, chiamate idrogenasi, sono i macchinari della natura per produrre e bruciare gas idrogeno. Questi enzimi sono disponibili in due varietà, ferro-ferro e nichel-ferro, così chiamati per gli elementi responsabili delle reazioni chimiche. Il nuovo studio si concentra sulla varietà ferro-ferro perché fa il lavoro più velocemente, hanno detto i ricercatori.

Il team è entrato nello studio con una comprensione generale della composizione chimica dei siti attivi all'interno dell'enzima. Hanno ipotizzato che i siti fossero assemblati utilizzando 10 parti:quattro molecole di monossido di carbonio, due ioni cianuro, due ioni ferro e due gruppi di un amminoacido contenente zolfo chiamato cisteina.

Il team ha scoperto che era invece più probabile che il motore dell'enzima fosse composto da due gruppi identici contenenti cinque sostanze chimiche:due molecole di monossido di carbonio, uno ione cianuro, uno ione ferro e un gruppo cisteina. I gruppi formano un'unità strettamente legata, e le due unità si combinano per dare al motore un totale di 10 parti.

Ma l'analisi di laboratorio dell'enzima sintetizzato in laboratorio ha rivelato un'ultima sorpresa, ha detto Rauchfuss. "La nostra ricetta è incompleta. Ora sappiamo che sono necessari 11 bit per rendere attivo il motore del sito, non 10, e siamo a caccia di quell'ultimo pezzo".

I membri del team affermano di non essere sicuri del tipo di applicazioni a cui porterà questa nuova comprensione dell'enzima ferro-ferro idrogenasi, ma la ricerca potrebbe fornire un kit di assemblaggio che sarà istruttivo per altri progetti di progettazione di catalizzatori.

"Il risultato di questo studio è che una cosa è immaginare di usare il vero enzima per produrre gas idrogeno, ma è molto più potente comprenderne la composizione abbastanza bene da poterlo riprodurre per l'uso in laboratorio, " ha detto Rauchfuss.

Anche i ricercatori dell'Oregon Health and Science University hanno contribuito a questo studio.