steissd (steissd) wrote,
steissd
steissd

Category:

От метана к метанолу

Метанол (метиловый спирт) — это ядовитая жидкость с запахом обычного винного спирта. Иногда выпивохи пытаются её бухать и при этом сокращают собственную популяцию. Но метанол нужен не только для истребления синяков. Это — ценное сырьё для оргсинтеза и потенциально перспективное топливо. Само название — метанол — предполагает некоторую связь с метаном, составляющим основу природного газа. Но получить метанол из метана не столь уж и просто. Хотя возможно, что доказали учёные из бездуховного Пиндостана...

Американские ученые разработали биокаталитический полимер, способный синтезировать из метана метанол (метиловый спирт). Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.

Как отмечают сотрудники Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и Северо-западного университета в Иллинойсе, простой метод окисления метана до спирта был бы весьма ценен для промышленности, поскольку позволил бы связывать главный компонент природного газа в удобную для транспортировки и переработки жидкую форму, и сократить его выбросы в окружающую среду. Единственные из известных селективных катализаторов, обеспечивающих прохождение этой реакции в нормальных условиях — это ферменты семейства метанмонооксигеназ (ММО), которые продуцируются метанотрофными бактериями.

Производить метанол с помощью этих микроорганизмов невыгодно, поскольку их культивация требует энергии и специального оборудования, а выход получается небольшой. Из-за этого в аналогичных случаях ферменты наносят на твердую микропористую подложку с большой площадью поверхности, закрепляют в реакторе и проводят синтез в водной среде при помешивании.

Однако такой метод подходит только для небольших (до 50 нанометров) растворимых молекул ферментов. У метанотрофов гораздо удобнее выделять метанмонооксигеназу в виде микрочастиц (pMMO) размером более 100 нанометров, поскольку эта форма фермента составляет до 80 процентов всех мембранных белков бактерии и легко добывается центрифугированием. Если сравнительно крупные частицы иммобилизовать на пористом материале с помощью сурфактанта, их активность существенно снижается.

Схема получения биокаталитического полимера


Эту проблему удалось решить авторам разработки. Поставив ряд экспериментов с различными составами, они синтезировали фотоотверждаемый гидрогель с оптимальной каталитической активностью. В его состав вошли связанная с клеточными мембранами pMMO бактерии Methylococcus capsulatus и полиэтиленгликоля диакрилат (ПЭГДА). Дальнейшие опыты показали, что этот полимерный материал сохраняет стабильность при повторном использовании и, следовательно, может применяться в проточных химических реакторах.

Поскольку в ходе реакции метан представляет собой газ, а метанол — жидкость, биокатализатор должен располагаться между ними в виде мембраны, однако гидрогель плохо подходит для ее изготовления. Чтобы придать материалу необходимые механические свойства, исследователи напечатали ему на 3D-принтере силиконовый каркас в виде трехмерной 250-микрометровой решетки с 50-процентной пористостью. Такой гибридный материал в экспериментальных условиях обеспечил стабильную работу реактора и помог определить оптимальные характеристики решетки.

Конфигурации итоговых катализаторов


Уточнив эти параметры, ученые остановились на двух итоговых конфигурациях каталитического полимера: в виде пластины с вертикальными каналами и в виде полых цилиндров различного диаметра и толщины. Благодаря тому, что материал полимеризуется под действием света, разработчики воспользовались для их создания проекционной микростереолитографией. Она позволяет быстро создавать сложные микроструктуры, послойно отверждая их световыми шаблонами нужной конфигурации.

Выбор конкретной конфигурации в каждом случае будет зависеть от конструкции и размеров реактора. Разработчики отмечают, что использование 3D-печати из полимеров с ферментами позволяет гибко конфигурировать их для выполнения широкого круга задач.

Источник.


Яндекс.Метрика
Tags: США, наука
Subscribe

Posts from This Journal “наука” Tag

  • А очкарики и на самом деле оказались умнее

    И это не из-за привычки много читать, а от генов. Кстати, выяснилось также, что дураки раньше умирают и чаще болеют раком лёгких, чем умники (а среди…

  • О мухах, сексе и бухле

    Есть такая плодовая муха — дрозофила. Это — излюбленная модель менделистов-вейсманистов-морганистов, вызывавшая глумливые наезды на них сторонников…

  • Антибиотики — out, вирусы — in

    Эпоха антибиотиков, видимо, близится к концу — из-за развития у микробов устойчивости к ним. Что придёт им на смену? Может быть, полезные вирусы.…

promo steissd december 8, 2005 13:55 152
Buy for 100 tokens
Via una_ragazza_o Выделения в тексте — мои. 10 августа 2000 г. — Иранские парламентарии-сторонники реформ намерены настаивать на повышении брачного возрастного ценза с 9-ти до 14-ти лет для девочек и с 15-ти до 16-ти лет для юношей. Существующий сегодня столь нежный брачный возраст…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments