Революційна хімічна реакція: вчені виявили спосіб перетворити хліб на водень

Нове дослідження показують, що хлібні крихти можуть замінити викопне паливо як джерело водню в одній з найпоширеніших хімічних реакцій, що використовуються в хімічному виробництві. Новий процес поєднує в собі природні процеси ферментації в бактеріях з каталізом металами для отримання цілої низки цінних хімічних продуктів з простих харчових відходів, пише Фокус.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

• Гідрогенізація або гідрування — це хімічна реакція, під час якої молекула водню приєднується до органічної речовини. Під час реакції молекула водню приєднується до подвійного або потрійного зв'язку молекули. Це основна реакція у виробництві продуктів харчування, пластмас і синтезі лікарських препаратів.

Але більшу частину водню, який використовується в цій реакції, отримують з викопного палива за допомогою брудного та енергоємного процесу, який називається паровою конверсією. У результаті цього процесу викидається від 15 до 20 кілограмів вуглекислого газу на кожен кілограм виробленого водню. Тому гідрогенізація являє собою величезну проблему для хімічної промисловості, і вчені шукають більш екологічні альтернативи.

Дослідники з Единбурзького університету вирішили з'ясувати, чи можна використовувати біологію для вирішення хімічної проблеми. Багато бактерій природним чином виробляють водень, коли їм доводиться дихати без кисню, і вони виділяють водень у навколишнє середовище. Якби це можна було пов'язати із сумісною хімічною системою, теоретично було б можливо використовувати біоводень у реакції гідрування, тим самим усуваючи необхідність у викопному паливі.

Вчені культивували бактерії E. coli в середовищі, що містить глюкозу, додаючи паладій як каталізатор, після чого видаляли кисень. Реакцію в безкисневому середовищі інкубували при температурі 37 градусів за Цельсієм протягом доби, і подальший аналіз показав, що найбільш ефективний штам бактерії виробив очікуваний продукт гідрогенізації з виходом 94%.

Металевий каталізатор зв'язується з клітинною мембраною бактерії. При цьому клітина вироблятиме водень, а потім, щойно водень зіткнеться з металевим каталізатором, відбувається запуск другої частини реакції та створюється продукт гідрування, кажуть науковці.

Після того, як було створено біосумісну систему, вчені вирішили замінити дорогу глюкозу на дешевшу й екологічнішу альтернативу. І ось тут на допомогу прийшли хлібні крихти.

Автори дослідження використовували мікробні ферменти для розщеплення складних вуглеводних молекул у хлібних крихтах на прості глюкозні одиниці. Це паливо, отримане з хлібних відходів, потім подавалося безпосередньо в культури E. coli, ефективно перетворюючи хлібні крихти на водень.

Використання біогенерованого водню призводить до триразового зниження викидів вуглекислого газу порівняно з використанням викопного палива, кажуть учені. Вони сподіваються, що цей метод може бути впроваджений у промисловий хімічний синтез.

Як уже писав Фокус, вчені з'ясували, чому зони субдукції діють як "кухні з приготування золота" на Землі.

Також Фокус писав про те, що космічні дата-центри для ШІ від Ілона Маска можуть закінчитися, так і не розпочавшись.

Під час написання матеріалу використано джерела: Nature Chemistry, Live Science.