Mejores conocimientos sobre obtención de hidrógeno como combustible.

El oxígeno puede ser necesario para la vida, pero sin duda dificulta la producción de hidrógeno como combustible barato y abundante a partir de una familia de enzimas presentes en muchos microorganismos. Si se bloquea el camino del oxígeno a la maquinaria de producción de dicha enzima, esto podría llevar a obtener una fuente de energía renovable que sólo generaría agua como subproducto de desecho.
Foto de alta resolución del esquema de la reacción hidrógeno-oxígeno que tiene lugar en la hidrogenasa CpI.
La investigación ha sido dirigida por Klaus Schulten, Jordi Cohen, Kwiseon Kim, Paul King y Michael Seibert, todos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Ellos han abierto una ventana mediante la simulación informática, que les permite ver cómo y dónde el hidrógeno y el oxígeno viajan para alcanzar y abandonar la ubicación del catalizador de una enzima, el grupo H, donde el hidrógeno es convertido en energía.
El descubrimiento que estos investigadores han hecho podría ayudar a resolver un viejo problema de economía. Como el oxígeno se une permanentemente al hidrógeno en el grupo H, la producción del gas hidrógeno se detiene. Como resultado, el suministro es efímero. Numerosos microorganismos tienen las enzimas conocidas como hidrogenasas que simplemente usan la luz del Sol y el agua para generar energía a partir del hidrógeno.
Entender cómo el oxígeno alcanza el sitio activo permitirá comprender cómo puede aumentarse la tolerancia de la hidrogenasa al oxígeno, a través de cambios en el diseño de la proteína, lo que a su vez hará que la hidrogenasa sea una fuente barata de hidrógeno.
Usando un sistema de modelación informática desarrollado en el laboratorio de Schulten, Jordi Cohen creó un modelo de simulación de todos los átomos basado en la estructura del cristal de la hidrogenasa CpI de las bacterias Clostridium pasteurianum.
Este modelo le permitió a Cohen visualizar y rastrear cómo el oxígeno y el hidrógeno viajan hasta la ubicación del catalizador de la hidrogenasa, donde los gases se unen, y las rutas que toman las moléculas para salir. Usando un nuevo concepto de la informática, se ha podido describir la difusión de gas a través de la proteína y predecir con exactitud los caminos típicos de difusión.
Se descubrió con sorpresa que el hidrógeno y el oxígeno se difunden bastante rápido a través de la proteína, aunque existen claras diferencias entre ambos.
El oxígeno requiere más espacio comparado con el hidrógeno, de molécula más pequeña y ligera, manteniéndose cerca de algunos canales fluctuantes bien localizados. El hidrógeno gaseoso viaja más libremente. En sus experimentos, los investigadores descubrieron que, debido a que la proteína es más porosa al hidrógeno que al oxígeno, el hidrógeno se difundió a través de las sendas usadas por el oxígeno, pero también a través de sendas completamente nuevas y cerradas al oxígeno.
En consecuencia, sería posible cerrar las sendas del oxígeno en la hidrogenasa a través de la modificación genética de la proteína, y de esa forma, aumentar la tolerancia de las hidrogenasas al oxígeno sin interrumpir la producción del hidrógeno.Fuente: Universidad de IllinoisTraducción: Noticias21