Совместные исследования химиков из США и Великобритании предлагают идею разработки катализатора переработки водяного газа – важного промышленного процесса получения водорода высокой степени чистоты.

Процесс переработки водяного газа, в ходе которого моноксид углерода и вода превращаются в водород и углекислый газ, используется в промышленности с 40-х годов прошлого века. Для ускорения этого процесса применяют различные катализаторы, например медь или платину, однако, по словам Фрейзера Армстронга (Fraser Armstrong) из Оксфорда промышленность может получать водород и с большей эффективностью. В группе Фрейзера разработана необычная каталитическая система, в которой два различных бактериальных фермента связаны с крошечными частичками графита.

Один из ферментов, СО-дегидрогеназа (CO dehydrogenase) отвечает за производство диоксида углерода, окисляя СО и передавая электроны, полученные в ходе процесса окисления через графитовую поддержку на фермент [NiFe]-гидрогеназу ([NiFe]-hydrogenase), который использует эти электроны для восстановления атомов водорода воды до газообразного водорода. Основываясь на активности самого малоактивного компонента – гидрогеназы, исследователи из группы Армстронга вычислили, что их система по всем параметрам превосходит промышленные каталитические системы. Новый катализатор отличается большей скоростью обращения каталитического цикла и работает в мягких условиях – промышленные каталитические системы функционируют при температуре около 200 градусов Цельсия.

Сопряженная ферментативно-катализируемая реакция эффективнее альтернативных вариантов, используемых в промышленности

Хотя ферментная система, разработанная Армстронгом, еще не подходит для немедленного промышленного масштабирования, он уверен, что в его группе разработан принципиально новый дизайн каталитической системы для известной промышленной реакции, особенной чертой которой является то, что окислительно-восстановительные полуреакции ускоряются различными катализаторами, связанными электропроводным материалом.