מחקר מאוניברסיטת אילינוי ואוניברסיטת קליפורניה מקרב כימאים צעד אחד קרוב יותר לשחזור המכונות היעילות ביותר של הטבע לייצור גז מימן. פיתוח חדש זה עשוי לסייע בפינוי הדרך לתעשיית הדלק המימני לעבור לתפקיד גדול יותר בדחיפה הגלובלית לעבר מקורות אנרגיה ידידותיים יותר לסביבה.
כיום מיוצר גז מימן באמצעות תהליך תעשייתי מורכב מאוד המגביל את האטרקטיביות שלו לשוק הדלק הירוק, אמרו החוקרים. בתגובה, מדענים מסתכלים על מימן מסונתז ביולוגית, שהוא יעיל בהרבה מהתהליך הנוכחי בתוצרת אנושית, אמר פרופסור לכימיה וחוקר שותף למחקר, תומאס ראוכפוס.
אנזימים ביולוגיים, המכונים הידרוגנזים, הם המכונות של הטבע לייצור ושריפת גז מימן. אנזימים אלה מגיעים בשני סוגים, ברזל-ברזל וניקל-ברזל – על שם היסודות האחראים להנעת התגובות הכימיות. המחקר החדש מתמקד בזן הברזל מכיוון שהוא מבצע את העבודה מהר יותר, אמרו החוקרים.
הצוות נכנס למחקר מתוך הבנה כללית של ההרכב הכימי של האתרים הפעילים בתוך האנזים. הם שיערו שהאתרים הורכבו באמצעות עשרה חלקים: ארבע מולקולות פחמן חד-חמצני, שני יוני ציאניד, שני יוני ברזל ושתי קבוצות של חומצת אמינו המכילה גופרית המכונה ציסטאין.
הצוות גילה שבמקום זה, סביר יותר להניח שמנוע האנזים מורכב משתי קבוצות זהות המכילות חמישה כימיקלים: שתי מולקולות פחמן חד-חמצני, יון ציאניד אחד, יון ברזל אחד וקבוצת ציסטאין. הקבוצות מהוות יחידה אחת קשורה היטב, ושתי היחידות מתאחדות כדי לספק למנוע עשרה חלקים.
אולם ניתוח המעבדה של האנזים המסונתז חשף הפתעה אחרונה, אמר ראוכפוס. "המתכון שלנו לא שלם. אנו יודעים כעת כי 11 ביטים נדרשים כדי להפוך את מנוע האתר הפעיל, ולא עשרה, ואנחנו נמצאים במאבק אחר אותו ביט אחד אחרון."
חברי הצוות אומרים כי הם לא בטוחים לאיזה סוג יישומים ההבנה החדשה הזו של אנזים הברזל ההידרוגנזי תוביל, אך המחקר יכול לספק ערכת הרכבה אשר תהיה מאלפת לפרויקטים אחרים של עיצוב זרזים.
"התובנה מהמחקר הזה היא שזה דבר אחד לחזות בדבר השימוש באנזים האמיתי לייצור גז מימן, אבל הרבה יותר חזק להבין את יצירתו מספיק טוב כדי שנוכל לשחזר אותו לשימוש במעבדה," אומר ראוכפוס.
