जर्मन वैज्ञानिकों ने हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने के लिए एक प्रभावी तरीका विकसित किया है

कार्बनिक यौगिकों में कार्बन डाइऑक्साइड कन्वर्ट करने के लिए एंजाइमों के उत्पादन में सक्षम जीवों की महान विविधता के बावजूद, अभी भी कोई भी इस क्षमता का उपयोग करें ताकि बदलने में सक्षम किया गया है ₂ मूल्यवान रसायनों के उत्पादन के लिए जैव ईंधन या अक्षय स्रोतों में। वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की बहुत अधिक मात्रा एक गंभीर समस्या है, लेकिन कुछ वैज्ञानिक इसे एक अवसर के रूप में देखते हैं। जर्मनी के मारबर्ग में मैक्स प्लैंक सोसायटी

के इंस्टीट्यूट फॉर अर्थ माइक्रोबायोलॉजी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने पौधों के लिए सीओ _{2 के} प्रसंस्करण के लिए एक नया अत्यधिक कुशल तरीका विकसित किया है । यह एक नए कार्बन-बाइंडिंग एंजाइम पर आधारित है।जिसके लिए यह प्रक्रिया काल्पनिक रूप से 2-3 गुना तेजी से जा सकती है।

वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा को कम करने के लिए पौधे और शैवाल बहुत अच्छा करते हैं। हर साल वे दुनिया भर में सीओ ₂ का लगभग 350 बिलियन टन उपभोग करते हैं। लगभग सभी पौधे इसी रासायनिक प्रक्रिया का उपयोग करते हुए करते हैं, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला जिसे केल्विन चक्र कहा जाता है ।

केल्विन चक्र आणविक परिवर्तनों का एक समूह है जिसमें सीओ ₂ अणु के तीन सरल परमाणुओं को धीरे-धीरे ग्लूकोज, एक जटिल चीनी में बदल दिया जाता है। यह विधि विकासवाद से काफी अच्छी तरह से जुड़ी हुई है, लेकिन वैज्ञानिकों ने इसे सुधारने का एक तरीका खोज लिया है।


केल्विन चक्र का सफल समापन एक विशिष्ट आणविक उपकरण पर निर्भर करता है - राइबुलोज बिसफ़ॉस्फ़ेट कार्बोक्सिलेज (RuBisCO) - एक एंजाइम जो सीओ ₂ को वायुमंडल से बाहर निकालता है और रूपांतरण शुरू करने के लिए एक बड़ा अणु बनाता है। समस्या यह है कि RuBisCO यह अपेक्षाकृत धीरे-धीरे कर रहा है। इसके अलावा, COB ₂ को ठीक करने के लिए RuBisCO द्वारा हर पांचवें प्रयास केल्विन चक्र से कार्बन का नुकसान होता है और प्रकाश संश्लेषण की दक्षता कम कर देता है।

टोबियास एर्ब के नेतृत्व में बायोकेमिस्ट्स ने कैल्विन चक्र के समान कई तरीकों से इन विट्रो कार्बन अपटेक चक्र विकसित किया। नई विधि का मुख्य अंतर यह है कि यह एक तेज और अधिक प्रभावी आणविक उपकरण का उपयोग करता है - ईसीआर एंजाइम, जो रुबिसको के समान काम करता है, केवल 9 गुना तेजी से। Erb ने इस प्रक्रिया को CETCH चक्र कहा है। ईसीआर एंजाइम के अलावा, वैज्ञानिकों ने सीईसीएचसी चक्र के लिए 9 अलग-अलग जीवों से 16 और उत्प्रेरक को अनुक्रमित और संश्लेषित किया।

CETCH चक्र हवाई कंपनी बदल जाता है ₂ में ग्लयाक्सिलेट11 चरणों में। प्रत्येक चरण में, एक एंजाइम जो अणुओं को बदल देता है, की आवश्यकता होती है। इनमें से प्रत्येक एंजाइम को 40 हजार ज्ञात उत्प्रेरक से सावधानीपूर्वक चुना गया था। उनमें से कुछ मानव शरीर और आंतों के बैक्टीरिया में पाए गए, दूसरों को पौधों और रोगाणुओं से लिया गया जो समुद्र में रहते हैं।

एर्ब और उनके सहयोगियों ने अपनी प्रयोगशाला में सीईटीएचसी चक्र का परीक्षण किया। उन्होंने सभी निकाले गए उत्प्रेरक को एक निश्चित मात्रा में रासायनिक ईंधन के साथ जोड़ा और गणना की कि हवा से कितना कार्बन डाइऑक्साइड निकाला गया था। उन्होंने पाया कि उनका चक्र पौधों और शैवाल में केल्विन चक्र की तुलना में 25% अधिक कुशल था। CETCH प्रोटीन के प्रति मिलीग्राम 5 एनएम सीओ ₂ प्रति मिनट की दर से कार्बनिक अणुओं को कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित करता है ।

इन विट्रो में सिंथेटिक एंजाइमेटिक नेटवर्क की सफल बहाली से उत्साहित, जो, इसके अलावा, प्राकृतिक चक्रों के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है, Erb CETCH प्रौद्योगिकी का उपयोग करने के लिए एक साथ कई दरवाजे खोलता है। यदि सिंथेटिक एंजाइमों को एक जीवित जीव में पेश किया जाता है, तो CETCH चक्र प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषण का समर्थन करेगा। अंत में, यह बैक्टीरिया और अल्गल सिस्टम में एक आत्मनिर्भर, पूरी तरह से सिंथेटिक कार्बन चयापचय के विकास के लिए एक प्रेरणा के रूप में भी काम कर सकता है।

एर्ब नोट करता है कि इस स्तर पर यह भविष्यवाणी करना बहुत मुश्किल है कि कैल्विन चक्र की तुलना में संश्लेषित सीईटीसीएच कितनी तेजी से होगा, जो जीवित जीवों में काम करता है। लेकिन चूंकि यह कम चरणों से गुजरता है और इसके एंजाइम तेज होते हैं, वैज्ञानिकों को दो या तीन बार त्वरण की उम्मीद है। अंततः, यह कैल्विन चक्र की तुलना में थोड़ा धीमा हो सकता है। वैज्ञानिकों को अभी यह सुनिश्चित करने के लिए नहीं पता है, फिर भी।

यद्यपि CETCH चक्र के दौरान उत्पन्न होने वाला ग्लाइक्सोलाइट अपने आप में काफी हद तक बेकार है, लेकिन इसे आसानी से जैव ईंधन या एंटीबायोटिक दवाओं के उत्पादन के लिए उपयुक्त एक अन्य रसायन में परिवर्तित किया जा सकता है।

वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि एक दिन सीईटीसीएच चक्र को आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग करके एक जीवित जीव में पेश किया जा सकता है। हालांकि, यह एक बहुत ही मुश्किल काम है, जिसके समाधान के लिए बहुत अधिक शोध करना आवश्यक है। Erb की टीम को अब पता नहीं है कि अगर उनका चक्र एक जीवित कोशिका प्रणाली के अंदर रखा गया तो क्या होगा।

“यह कल्पना करने की कोशिश करें कि वैज्ञानिक कृत्रिम पत्तियों या किसी अन्य हाइब्रिड प्रणाली की तरह कुछ बनाने में सक्षम थे जिसमें फोटोवोल्टिक सौर पैनल ऊर्जा के साथ उनके नीचे रहने वाले शैवाल और बैक्टीरिया प्रदान कर सकते हैं। फिर, CETCH चक्र का उपयोग करते हुए, वे कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित कर सकते हैं और लाभकारी रसायनों का उत्पादन कर सकते हैं, ”टोबियास एरब कहते हैं।

अब संपूर्ण रासायनिक उद्योग का आधार जीवाश्म ईंधन का उपयोग है। प्लास्टिक और वस्त्र, मशीनरी और एंटीबायोटिक्स - यह सब कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन की एक बड़ी मात्रा के साथ निर्मित होता है। नए उत्सर्जन के साथ ग्रह को बोझ करने के बजाय, सीओ ₂ से स्वस्थ उत्पादों का निर्माण करते हुए, रासायनिक उत्पादन सक्रिय रूप से जलवायु परिवर्तन का मुकाबला कर सकता है ।

वैज्ञानिक कार्य 18 नवंबर 2016 को
डीओआई: 10.1126 / विज्ञान जर्नल में प्रकाशित किया गया था

Source: https://habr.com/ru/post/hi399203/