دانشمندان با مطالعه RIKEN که به بررسی چگونگی تبدیل دی اکسید کربن به ترکیبات آلی پیچیده تر – یکی از فرآیندهای پایه ریزی برای پیدایش حیات – نزدیک تر میپردازد، به دنبال یافتن راه هایی برای تبدیل دی اکسید کربن در جو به مواد شیمیایی مفید صنعتی هستند.

یافتن روشی کارآمد از نظر انرژی برای تبدیل گاز دی اکسیدکربن به ترکیبات مفید برای کاهش انتشار گاز گلخانه ای روشی مقرون به صرفه و بسیار جذاب است. در طبیعت ، دی اکسید کربن از طریق واکنشهایی که به احتمال زیاد با منشا حیات کره زمین مرتبط هستند ، به مونوکسیدکربن و سپس به ترکیبات آلی پیچیده تبدیل می شود.

این واکنش ها می توانند مسیرهای مختلف را دنبال کنند ، اما یک واکنش خاص به ویژه از آنزیم مونوکسیدکربن دهیدروژناز (CODH) استفاده می کند ، که به کاهش هزینه های انرژی مرتبط با مرحله اول واکنش کمک می کند: کاهش دی اکسید کربن به مونوکسیدکربن. بنابراین درک مکانیسم کاتالیزوری آنزیم CODH می تواند راه را برای کاربردهای فن آوری سازگار با محیط زیست هموار سازد و همچنین بینش های مهمی در مورد منشأ حیات سیاره ما ارائه دهد.

هر آنزیمی دارای یک مکان فعال خاص است که در آن واکنش های مربوطه رخ می دهد. اکنون ، Ryuhei Nakamura از مرکز RIKEN برای علوم پایدار منابع (CSRS) و همکارانش پیشنهاد کرده اند که یک اتم خاص ، نیکل ، کلید سازوکار واکنشی است که در محل فعال آنزیم CODH اتفاق می افتد.

هیدشی اووكا، نویسنده مقاله ، توضیح می دهد: “CODH آنزیمی نادر است كه به جای خوشه های متداولتر سولفید آهن ، از سولفید آهن نیكل فعال استفاده می كند.” جی یون لی می گوید: “در حالی که گروه ما و دیگران قبلاً گزارش كرده اند كه افزودن نیكل به سولفیدهای آهن باعث بهبود كارایی در كاهش دی اکسید كربن می شود ، اما دلیل مهم بودن نیكل به دلیل عدم وجود مطالعات طیفی شناخته نشده است.”

این تیم از سه آنالوگ معدنی سایت فعال CODH استفاده كرد – یكی از آنها دارای آهن و گوگرد و دو مورد دیگر دارای نیكل ، آهن و گوگرد است و كاهش دی اکسید كربن را در سه آنالوگ با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز دنبال می كنند در حالی كه پتانسیل الكتریكی اعمال شده را تغییر می دهند.

کاهش دی اکسید کربن فقط در حضور نیکل رخ داده است که به کربن متصل می شود در حالی که آهن به اکسیژن متصل می شود. با افزایش پتانسیل ، گوگرد آهن و نیکل باعث کاهش بیشتر منوکسیدکربن به گروه فرمیل می شود که سپس به متان و اتان تبدیل می شود.

ناکامورا و همکارانش از طریق کار خود درک سطح مولکولی از کاهش دی اکسید کربن با افزایش نیکل را ارائه داده اند و بینش مهمی را برای توسعه کاتالیزورهای بیومیمتیک ارائه می دهند.

ناكامورا می گوید: “نتایج ما نشان می دهد كه كاهش دی اکسید كربن در سطح مواد معدنی نیز امكان پذیر است ، این نشان می دهد كه سولفیدهای آهن نیكل ممكن است در تثبیت پروبیوتیك دی اکسید كربن نقش داشته باشند.”

منابع:

Ji-Eun Lee et al, In situ FTIR study of CO2 reduction on inorganic analogs of carbon monoxide dehydrogenase, Chemical Communications (2021). DOI: 10.1039/d0cc07318k

Journal information:Chemical Communications

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

11 − 9 =