Artificiellt enzym ger bränsle från vatten

En helt ny metod för att framställa vätgas från vatten har utvecklats av forskare vid bland annat Stockholms universitet. Den unika metoden kan leda till att vi i slutändan minskar vårt beroende av kol och olja. Upptäckten publiceras 26:e juni 2013 i den ansedda vetenskapliga tidskriften Nature av den svenska forskaren Gustav Berggren, numera verksam vid Institutionen för biokemi och biofysik.

Att minska vårt beroende av kol och olja genom att utveckla nya bränslen har varit ett hett forskningsområde i många år. Framförallt har forskare inriktat sig på att framställa vätgas från vatten. Idag är vi beroende av den dyrbara metallen platina för vätgastillverkning, vilket inte ger inte någon storskalighet. Den nya metoden kombinerar naturliga enzymer och syntetiska katalysatorer för att framställa den energirika vätgasmolekylen.

– Just nu tillverkar vi bränsleceller där vårt artificiella enzym ersätter platina och vi försöker även förbättra det artificiella enzymet ytterligare genom att modifiera de syntetiska katalysatorerna, säger Gustav Berggren. Om vi lyckas med detta kommer vi att kunna framställa bränsleceller baserade på enbart organiska ämnen och järnjoner, vilket i sin tur tillåter tillverkning på en helt annan skala än dagens bränsleceller som är beroende av den sällsynta och dyra platina-metallen. 

En enkel och revolutionerande metod
Vätgas är en naturlig del av metabolismen för många grönalger och bakterier. De enzym som står för tillverkning och förbränning av den energirika vätgasen kallas för hydrogenaser. Tack vare sin extremt höga kapacitet har hydrogenaser länge varit målenzym för forskare som arbetar med förnyelsebar energi. Eftersom hydrogenaset är svårt att framställa har det tidigare endast använts i småskaliga försök på laboratoriet.

Även om bakterier kan tvingas att producera enzymet i stor skala, tillverkar de då endast en inaktiv form av enzymet som inte längre kan framställa vätgas. Ett artificiellt enzym som är lika aktivt som det naturliga hydrogenasenzymet erhöll forskarna genom att kombinera det inaktiva enzymet med syntetiska katalysatorer.

– Denna ”artificiella” aktivering av hydrogenasenzymet öppnar upp stora möjligheter inom grundforskning, då det låter oss studera proteinets inverkan på våra syntetiska katalysatorer. Samtidigt förenklar vår nya metod drastiskt användningen av hydrogenasenzymet i större skala i eventuella industriella applikationer, säger Gustav Berggren.

Studien, som har titeln Biomimetic assembly and activation of [FeFe]-hydrogenases, publiceras i Nature (26/6-2013) och är ett samarbete mellan forskare från bland annat Frankrike, Tyskland och Sverige.

För ytterligare information kontakta
Gustav Berggren, doktor i molekylär biomimetik, Institutionen för biokemi och biofysik, Stockholms universitet, tfn 073-633 26 98, e-post gustav.berggren@dbb.su.se

Marc Fontecave, professor i kemi i biologiska processer, Collége de France, Paris, Frankrike. E-post: marc.fontecave@cea.fr