Метанотрофные бактерии (или «метанотрофы») окисляют метан и превращают его в метанол. При этом они не только удаляют опасный парниковый газ из окружающей среды, но и создают экологически безопасное топливо.
Однако в течение многих лет ученые не могли понять, как бактерии выполняют эту сложную трансформацию. Теперь междисциплинарная команда ученых из Северо-западного университета, возможно, раскрыла эту давнюю загадку.
Их открытие может привести к созданию искусственных катализаторов, которые смогут превращать метан в устойчивый и востребованный метанол. Результаты исследования указывает на то, что фермент, ответственный за конверсию метана в метанол, катализирует эту реакцию в среде, где содержится лишь один ион меди.
«Идентичность и структура ионов металлов, ответственных за катализ, оставались неуловимыми в течение десятилетий», — сказала один из руководителей исследования Эми К. Розенцвейг из Северо-западного университета.
«Наше исследование делает большой шаг вперед в понимании того, как бактерии превращают метан в метанол».
«Определив тип участвующего в процессе медного компонента, мы заложили основу для понимания того, как природа осуществляет одну из своих самых сложных реакций», — сказал соавтор научной работы Брайан Хоффман.
Современные промышленные процессы для катализа реакции превращения метана в метанол требуют таких экстремальных условий, как огромное давление и высокие температуры, достигающие более 1 тысячи 300 градусов по Цельсию. А метанотрофы могут легко осуществлять эту реакцию при комнатной температуре. Вот почему этот процесс так важен для изучения.
«В то время как присутствие меди, как известно, катализирует превращение метана в метанол в искусственных материалах, катализ метана в метанол при единичном наличии ионов меди в обычных условиях окружающей среды является беспрецедентным», — сказал Мэтью Росс, принимавший участие в работе.
«Если мы сможем полностью понять, как происходят эти преобразования в таких простых условиях, мы сможем оптимизировать наши собственные катализаторы».