I ricercatori della North Carolina State University hanno dimostrato in un nuovo studio di poter rivestire i filati di cotone con enzimi, che sono lo strumento della natura per accelerare le reazioni chimiche, per trasformare il perossido di idrogeno in ossigeno e acqua. Lo studio proof-of-concept è un passo verso la creazione di una nuova generazione di filtri chimici.

Ora, i ricercatori stanno studiando se possono progettare filtri tessili che potrebbero fungere da tecnologia di cattura del carbonio. Stanno lavorando al rivestimento di tessuti con anidrasi carbonica, un enzima che può trasformare l'anidride carbonica, un gas serra, in bicarbonato di sodio solubile in acqua.

"Il sistema della catalasi che abbiamo descritto nella pubblicazione, sebbene possiamo usarlo per applicazioni reali, per lo più lo usavamo come modello per vedere se potevamo attaccare un enzima a un tessuto, e mostra le opere di reazione, ", ha affermato l'autrice corrispondente dello studio Sonja Salmon, professore associato di ingegneria tessile, chimica e scienza alla NC State. "Sappiamo tutti che le emissioni di anidride carbonica sono un grosso problema. E se potessimo creare un filtro come fa il tuo corpo quando respiri?"

The Abstract si è seduto con Salmon per parlare dello studio, che è stato riportato sul giornale Interfacce materiali avanzati , e il futuro della ricerca.

TA:Cosa sono gli enzimi?

Salmone:Gli enzimi sono chiamati catalizzatori della natura. Sono proteine ​​piegate in una forma speciale che crea un sito in cui possono verificarsi reazioni chimiche. La vita come la conosciamo non esisterebbe senza enzimi perché molte reazioni chimiche che sono necessarie per la vita semplicemente non avverrebbero in condizioni normali. Gli enzimi aiutano le sostanze chimiche a incontrarsi nel modo giusto affinché le reazioni avvengano.

TA:Cos'è la catalasi, l'enzima che hai usato in questo studio?

Salmone:la catalasi è in realtà un enzima molto importante nel tuo corpo. Degrada il perossido di idrogeno, che può formarsi naturalmente. Il tuo corpo produce catalasi per distruggere il perossido prima che possa farti del male.

Nel nostro studio, la catalasi era il nostro sistema modello. Abbiamo usato un materiale simile al gel chiamato chitosano per attaccare la catalasi ai filati, e poi ha mostrato che potevamo usarli per trasformare il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno.

Abbiamo scelto la catalasi come modello perché l'ossigeno viene rilasciato quando l'enzima degrada il perossido, fare bolle d'acqua. Le bolle ci fanno sapere subito se l'enzima funziona.

Questo studio ha implicazioni per i processi industriali. Nel settore tessile, il perossido è usato per candeggiare il cotone. Se volessi riutilizzare la stessa acqua per un altro processo in cui la candeggina sarebbe dannosa, potresti usare il nostro tessuto biocatalitico come filtro per pulire il perossido dall'acqua.

TA:Perché volevi attaccare gli enzimi a un tessuto?

Salmone:molti enzimi si trovano naturalmente come materiali disciolti. Se vuoi usarli più e più volte, un modo per farlo sarebbe attaccarli a una superficie in modo da poterli riutilizzare.

Mi interessa attaccare gli enzimi ai tessuti proprio perché i tessuti sono materiali molto funzionali. Puoi realizzarli in diverse forme e dimensioni, sono flessibili, e puoi piegarli. E, cosa importante per alcune applicazioni, possono trasportare acqua e liquidi. Immagina solo un asciugamano bagnato gocciolante e hai l'idea.

TA:Qual è l'applicazione futura dell'applicazione degli enzimi ai tessuti?

Salmone:il vero obiettivo è usare un enzima chiamato anidrasi carbonica. Questo è un altro enzima che hai nel tuo corpo. Ti aiuta a spostare l'anidride carbonica dalle cellule in modo da poterla espirare.

E se potessimo fare un filtro con questo enzima per filtrare il gas da una centrale elettrica? L'anidride carbonica è un gas serra, prodotta dalla combustione di combustibile. Per impedirgli di entrare nell'atmosfera, dobbiamo selezionare selettivamente le molecole di anidride carbonica dalle emissioni delle centrali elettriche, e lascia andare altri gas innocui. Questi enzimi sono molto selettivi. Reagiranno solo con l'anidride carbonica per trasformarla molto rapidamente in bicarbonato, che si dissolve immediatamente nel liquido di processo. Questa anidride carbonica catturata andrebbe quindi a un processo separato in cui il bicarbonato viene rimosso e il liquido viene riciclato. Se non hai un sistema per intrappolare la CO ₂ , diventa molto difficile rimuoverlo dalle emissioni. Stiamo lavorando per dimostrare che la tecnologia che stiamo sviluppando potrebbe essere uno strumento utile nella lotta ai cambiamenti climatici.