Опубликовано: 10-05-2023
Ученые из Копенгагенского университета установили, что под действием солнечного света и специальных белковых ферментов разложение растительной органики ускоряется во много раз. Как сообщает ТАСС со ссылкой на Датский интернет-портал научных новостей videnskab.dk, что открытие этого процесса, который авторы исследования называют «обратным фотосинтезом», может стать прорывом, способным привести к глубоким переменам во многих областях промышленности, в частности при производстве экологически чистого топлива — биоэтанола.
«Это открытие меняет правила игры. Оно может изменить методики промышленного производства топлива и многих химических соединений, тем самым снижая уровень загрязнения окружающей среды», — заявил датским журналистам соавтор научной работы Клаус Фельбю.
Протекающий естественным образом в природе процесс фотосинтеза позволяет зеленым растениям, водорослям и некоторым бактериям создавать органические вещества, использую энергию солнечного света. Пигмент хлорофилл, среди прочего, дает им возможность преобразовывать поглощенный углекислый газ в глюкозу, а та, в свою очередь, превращается в целлюлозу — основной строительный материал растительных тканей. Полисахарид целлюлоза — самый распространенный органический полимер на планете Земля.
В ходе экспериментов с хлорофиллом, которые проводили датчане, было обнаружено, что зеленый пигмент растений способен также обеспечивать энергией обратный процесс — окисление и распад целлюлозы и гемицеллюлозы. Под действием солнечного света хлорофилл может в сто раз увеличить каталитическую активность монооксигеназ — ферментов (энзимов), которые способствуют окислению органики в природе, однако, как правило, делают это достаточно медленно. Подобного ученые еще никогда не наблюдали.
«Мы называем этот процесс «обратным фотосинтезом», поскольку энзимы используют атмосферный кислород и солнечный свет, чтобы разрушать и изменять углеродные связи, например, в растениях, вместо того, чтобы строить углеродные связи с образованием кислорода, как это происходит при фотосинтезе», — пояснил в официальном сообщении для прессы коллега Фельбю из Копенгагенского университета Клаус Бенедикт Меллерс.
Биоэтанол второго поколения уже получают из богатых целлюлозой отходов промышленности и сельского хозяйства с применением природных ферментов. Открытие датчан в теории может сделать данный процесс в разы более быстрым, но для этого должны быть разработаны соответствующие технологические решения. Коллеги датских исследователей напоминают, что добиться столь же впечатляющего результата вне лаборатории может оказаться сложно, равно как и обеспечить доступ солнечного света в массивные чаны с целлюлозной «кашей» — размолотыми в пыль и смешанными с водой древесными опилками или соломой. Однако в других отраслях, где также требуется разрушать углеродные связи в органике, например, при производстве некоторых лекарств, новые методики могут оказаться очень полезны.
С выводами датских ученых можно ознакомиться в цифровом научном журнале открытого доступа Nature communications, который выпускает международная издательская компания Nature Publishing Group.