Naturalna energia chemiczna
Większość organizmów żywych potrzebuje zaledwie trzech czynników do produkcji energii niezbędnej do przetrwania: światła, wody (H2O) i tlenu (O2). Rośliny za pomocą fotosyntezy przekształcają dwutlenek węgla (CO2) i H2O w wysokoenergetyczne cukry, uwalniając O2 jako produkt uboczny. Następnie, w procesie zwanym oddychaniem, zarówno rośliny, jak i zwierzęta przekształcają O2 i cukry w wodę i CO2, uwalniając energię. Ponieważ fotosynteza i oddychanie generują nieszkodliwy O2, H2O i CO2 jako produkty uboczne, te naturalne procesy mogłyby stać się bardziej ekologiczną alternatywą dla ropy w produkcji energii. Celem finansowanego przez UE projektu HEME/(CU-FE)-O2-RED (Heme/copper and heme/non-heme diiron model systems for O2 reduction) było opracowanie inspirowanego przyrodą ogniwa paliwowego. Choć naukowcom udało się opracować ogniwa paliwowe na bazie fotosyntezy produkujące wodór (H2) nadający się do bezpośredniego spalania, proces ten jest mało wydajny. Zamiast tego zespół projektu HEME/(CU-FE)-O2-RED postanowił stworzyć ogniwo paliwowe naśladujące proces oddychania, wykorzystując w tym celu węglowodory, nadtlenek wodoru (H2O2) i H2 do efektywniejszego wytwarzania energii. W tym celu badacze stworzyli system, który wykorzystuje enzym kluczowy dla procesu oddychania komórkowego. Oksydaza cytochromu c to cząsteczka zawierająca żelazo i miedź odpowiedzialna za przekształcanie O2 w H2O na ostatnim etapie generującego energię procesu oddychania. Chcąc lepiej zrozumieć, jak oksydaza cytochromu c tego dokonuje, naukowcy wyprodukowali podobne systemy na bazie żelaza, nadtlenku wodoru i miedzi naśladujące zachowanie enzymu, i zbadali ich działanie. Zespół projektu HEME/(CU-FE)-O2-RED dokonał przełomowego odkrycia i przekształcił O2 w H2O, dodając do kompleksu słabe kwasy i zawierającą żelazo cząsteczkę organiczną zwaną ferrocenem. Znalezienie sposobu na odtworzenie szlaku występującego w naturalnych systemach oksydazy cytochromu c to ważny krok w kierunku wytwarzania czystej i zrównoważonej energii.
Słowa kluczowe
Energia, fotosynteza, oddychanie, ogniwo paliwowe, oksydaza cytochromu c
