Japonya’daki Nagoya Üniversitesinden Profesör Osami Shoji liderliğindeki bir ekip, doğal gazın ana bileşeni olan metanı su içinde oda sıcaklığında metanole dönüştüren bir teknoloji geliştirdi. Kolayca seri üretilebilen bir enzim kullanan araştırmacılar, doğal gazın karbon ayak izini azaltmak için ucuz ve etkili bir araç imkanı sunuyor. Sonuçları ACS Catalysis dergisinde yayımladılar.
Metan, doğal gazın temel bileşenidir ve bol miktarda bulunan bir doğal kaynaktır. Bununla birlikte, kimyasal olarak kararlıdır ve kimyasal dönüşüme uğramadan önce büyük miktarlarda enerji gerektirir. Çözümlerden biri metanı metanole dönüştürmektir.
Metan, diğer fosil yakıtlardan daha temiz olan ve kolayca depolanıp taşınabilen metanole dönüştürülebilir. Metanın metanole dönüştürülmesi metan monooksijenaz enzimi kullanılarak yapılabilir. Ancak enzimin karmaşık bir yapıya sahip olması, işlenmesini zorlaştırmakta ve seri üretim için uygun olmamaktadır.
Enzimler genellikle çok spesifiktir ve genellikle belirli bir kilit için bir anahtar işlevi görür. Metan monooksijenaz dışındaki enzimleri kullanarak metanı metanole dönüştürmenin imkansız olduğu düşünülüyordu.
Ancak araştırma grubu, enzimin özelliklerini değiştirmek için kimyasal olarak sentezlenmiş moleküllerin bir enzime eklenmesine ilişkin önceki çalışmalarına döndü. Bu, substrat yanlış tanıma sistemi olarak adlandırılan bir süreçle, normalde kabul edilmeyecek bileşiklerin kimyasal dönüşümünü mümkün kılıyor.
Shoji, “Bu sistemde, yem moleküller olarak adlandırılan yapay moleküller, hedef enzimin genellikle kabul ettiği substrat adı verilen bileşiklere benzeyecek şekilde tasarlanır ve sentezlenir” dedi.
“Enzime eklendiğinde, enzim yanlışlıkla ‘yem molekülleri’ orijinal hedef bileşik olarak alır ve enzim aktive olur. Normalde reaktif olmayan bir molekül, bu durumda metan, enzime eklenirse, enzim tuzak molekülü orijinal hedef bileşik sanacak ve içine alacaktır. Aktive olan enzim daha sonra metanı ‘yanlışlıkla’ başka bir moleküle dönüştürür.”
Araştırma grubu, P450BM3 enzimi üzerinde kimyasal enzim kontrol teknolojisini kullandı. Bu enzim uzun zincirli yağ asidi moleküllerini hidroksile eder ve benzen, etan ve propan gibi benzer maddeleri dönüştürmek için kullanılmıştır. Ancak bu maddeler metandan daha reaktif ve daha büyük olduğu için metan dönüşümü daha büyük bir zorluk teşkil etmiştir.
Grup daha sonra P450BM3’ün reaksiyon cebindeki en küçük metan molekülünü tutturmak için en uygun yapıya sahip yem molekülleri aradı. Araştırmacılar, yaklaşık 600 yem molekülden oluşan bir kütüphaneden etan hidroksilasyonunda etkili olduğu tespit edilen yaklaşık 40 molekülü inceledi. Shoji, çığır açan bir buluşla, en etkili tuzak molekülün oda sıcaklığında su içinde metanı metanole dönüştürebildiğini doğruladı.
Shoji, “Test ettiğimizde, P450BM3 kullanarak metanı metanole başarıyla dönüştürdük” dedi. “P450BM3, Priestia megaterium (eski adıyla Bacillus megaterium) bakterisinden türetildiği ve E. coli kullanılarak büyük miktarlarda işlenmesi ve üretilmesi kolay olduğu için bu heyecan verici bir gelişmeydi. Bu da onu metan gazının etkin kullanımı için cazip yeni bir seçenek haline getiriyor.”
Bir gün, yem moleküller metandan daha az zor bileşiklerin dönüştürülmesini sağlayabilir. Shoji, “Bu teknolojinin metanın yanı sıra diğer birçok hidrokarbon için de düşük enerjili, çevre dostu bir dönüştürme teknolojisine dönüştürülebileceğini umuyoruz” dedi.
“Bu nedenle, Japonya’da çevresel etkisi düşük madde dönüştürme teknolojilerinin keşfinde enzimlerin kullanımının teşvik edilmesine katkıda bulunması beklenmektedir. Bu başarının katalitik ve enzimatik kimya alanlarında önemli bir etki yaratmasını bekliyoruz.”
Japonya, çevresindeki denizlerde metan hidrat olarak gömülü büyük miktarda metan keşifleri nedeniyle bu teknolojiler için ideal bir test alanı olabilir. Shoji, kullanılmayan bu kaynağı kullanma potansiyeli konusunda iyimser.
“Metan kullanımında etkili yöntemler geliştirmek hem çevre sorunlarının çözümü hem de kaynak kullanım verimliliğinin artırılması açısından önemli bir konudur. Araştırmamızın Japonya’daki sınırlı doğal kaynaklar sorununun çözümüne yardımcı olabileceğini umuyoruz” dedi. [1]Reducing the carbon footprint of methane by converting it into methanol with a new enzyme
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Reducing the carbon footprint of methane by converting it into methanol with a new enzyme |
|---|
