Metanforbrugende bakterier kan være fremtiden for brændstof

Kendt for deres evne til at fjerne metan fra miljøet og omdanne det til et brugbart brændstof, metanotrofe bakterier har længe fascineret forskere. Men hvordan, Nemlig, disse bakterier naturligt udføre en sådan kompleks reaktion har været et mysterium.

Nu har et tværfagligt team ved Northwestern University fundet ud af, at enzymet, der er ansvarligt for metan-methanol-omdannelsen, katalyserer denne reaktion på et sted, der kun indeholder en kobberion.

Denne opdagelse kan føre til nydesignede, menneskeskabte katalysatorer, der kan omdanne metan - en meget potent drivhusgas - til let anvendelig methanol med den samme ubesværede mekanisme.

"Identiteten og strukturen af ​​de metalioner, der er ansvarlige for katalyse, har været uhåndgribelig i årtier, " sagde Northwesterns Amy C. Rosenzweig, co-senior forfatter af undersøgelsen. "Vores undersøgelse giver et stort spring fremad i forståelsen af, hvordan bakteriers metan-til-methanol-konvertering."

"Ved at identificere typen af ​​kobbercenter involveret, vi har lagt grundlaget for at bestemme, hvordan naturen udfører en af ​​sine mest udfordrende reaktioner, " sagde Brian M. Hoffman, co-senior forfatter.

Undersøgelsen offentliggøres fredag ​​d. 10. maj i journalen Videnskab . Rosenzweig er Weinberg Family Distinguished Professor of Life Sciences i Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences. Hoffman er Charles E. og Emma H. ​​Morrison professor i kemi ved Weinberg.

Ved at oxidere metan og omdanne det til methanol, metanotrofe bakterier (eller "metanotrofer") kan pakke et-to-punch. Ikke alene fjerner de en skadelig drivhusgas fra miljøet, de genererer også en let anvendelig, bæredygtigt brændstof til biler, el og meget mere.

Nuværende industrielle processer til at katalysere en metan-til-methanol-reaktion kræver et enormt tryk og ekstreme temperaturer, når højere end 1, 300 grader Celsius. Metanotrofer, imidlertid, udfør reaktionen ved stuetemperatur og "gratis."

"Mens kobbersteder er kendt for at katalysere metan-til-methanol-omdannelse i menneskeskabte materialer, metan-til-methanol-katalyse på et monokobbersted under omgivende forhold er uden fortilfælde, " sagde Matthew O. Ross, en kandidatstuderende medrådgivning af Rosenzweig og Hoffman og avisens første forfatter. "Hvis vi kan udvikle en fuldstændig forståelse af, hvordan de udfører denne konvertering under så milde forhold, vi kan optimere vores egne katalysatorer."

Undersøgelsen har titlen "Partikelformig methanmonooxygenase indeholder kun mononukleære kobbercentre."