Была очень трудная неделя, сопряжённая с профессиональными неудачами (да, химики тоже плачут). Тяжело, конечно, переживать удары по самолюбию, но жизнь продолжается. А раз так, то продолжается и мой блог, тем более что информационных поводов, которые помогли бы наполнить его содержимое, было на этой ужасной неделе много.
Как-то я заикался о водородной энергетике. Планировалось, конечно, продолжение. Но вдохновение не пришло. Водородно-энергетическая муза во мне, видимо, разочаровалась и улетела к другому. Кто увёл красавицу, признавайтесь, гады!
Зато мне удалось сделать одно мини-предсказание, что для меня редкость. В посте о фотокаталитическом разложении воды с получением водорода я говорил о том, что развиваться это направление будет по пути оптимизации кинетики, а если по-простому, то увеличения скорости, с которой на катализаторе получается водород.
Я немножко собой погоржусь, можно? Никогда бы не подумал, что буду пытаться разобраться в химии твёрдого тела, да ещё с элементами фотохимии - это вообще не моё. Все эти валентные зоны, электроны, дырки, плазмонные полосы... Словом, слишком это всё сложно - уж очень
много всяких кооперативных эффектов. Но, как оказалось, годы университета не прошли бесследно, испещрив мои бедные мозги обломками всякого химического хла барахл знания, и потому, глядя на очередную твёрдотельную картинку, я в общем-то чуток понимаю, что там происходит и
почему ;-).
Итак, моё внимание привлекла статья, о которой СМИ заговорили как о прорыве в водородной энергетике.
Уважаемые, для того, чтобы понять то, о чём пойдёт речь, прочитайте сперва, пожалуйста, предыдущую мою заметку. Кроме этого понадобятся некоторые знания биохимии.
Итак, фотокаталитическая система, на которой получается водород, представляет собой наночастицу диоксида титана, допированную благородным металлом. Если это дело облучить - забулькает водород.
Мадам Рожкова, перебежчица во вражеский американский стан, решила блеснуть своим ликом на просторах интернета и легонько потороллить более патриотичных сколковских коллег.
Мадам осадила на ничего не подозревавшую пукающую водородом наночастицу бактериородопсин.
Бектериородопсин - это белок, который помогает фототорофам получать энергию с помощью солнечного света. И если система фотосинтеза - это огромная сложная фабрика, которую могут позволить себе избранные, эукариотические организмы, то бактериородописин можно сравнить с кустарной мастерской,
с которой справится и организм без ядра. Что-то типа ветряка на родительской даче.
Бактериородопсин родственен белку зрительных клеток сетчатки родопсину (правильнее, конечно, сказать, наоборот) и поглощает кванты света. При этом содержащаяся в его составе в качестве кофактора молекула ретиналя меняет свою структуру (происходит её изомеризация), открывая в мембране
архебактерии (это такой древний одноклеточный безъядерный организм) просвет, через который из цитоплазмы в окружающую среду устремляются протоны. При этом оболочка такой архебактерии начинает играть роль своеобразного конденсатора. На наружной его обкладке накапливается положительный заряд, а на внутренней - отрицательный. Контролируемой разрядкой такого конденсатора занимается АТФ-синтетаза, которая тоже встроена в оболочку архебактерии. Проходя через АТФ-синтетазу, протоны, если образно говорить, вращают турбину, в результате чего энергия, запасённая в конденсаторе, превращается в энергию АТФ, которую клетка этой безумной архебактерии использует по своему усмотрению.
Ну классно же написал, правда? :-). Картинка для пояснения сути сказанного:
Вверху бактериородопсин высасывает из клетки протоны, внизу АТФ всасывает их в клетку обратно. Источник: кликнуть с изменениями.
. Безумство этой архебактерии (играющее в данной ситуации далеко не последнюю роль) может оценить тот, кому приходилось плавать в Мёртвом море. Архебактерии, содержащие бактериородопсин, относятся к роду Halobacteria от греч. halos - соль, и обитают в солёных водоёмах, где ничего кроме них и водиться-то не может.До мадам Рожковой многие также пытались создать гибридную биокаталитическую частицу, содержащую биологическую молекулу, поглощающую свет, например, более простой каротиноид. Однако большинство таких молекул в условиях эксперимента оказались очень нестойкими. Именно поэтому Рожкова решила использовать бактериородопсин галобактерий, которые обитают в экстремальной среде и стало быть, их бактериородопсин (раз он встроен в наружную мембрану) должен быть очень стоек.
Короче, диоксид титана, допированный платиной, обмакнули в бактериородопсин. Полученную в результате этого охренеть как сложного эксперимента биокаталитическую систему облучили видимым светом. Ура, забулькал водород.
1. Адепты pure водородной энергетики утверждают, что её запасы неисчерпаемы, так как водород должен получаться из воды, которая должна разлагаться в том числе и под действием нанобиокатализатора. Т.е. вода служит как источником водорода, так и источником электронов, необходимых для его восстановления. И ничего другого! А что у Ирусика? А у Ирусика донором электронов служит метанол, который получается... правильно, из водорода (точнее, из синтез-газа, который содержит водород и получается из метана)!
Более того, если внимательно вчитаться в статью и всмотреться в картинки (так как в дополнительных материалах, обычно описывающих детали эксперимента, ничего интересного нет), то, честно говоря, не совсем понятно, а что же является в этой нанобиокаталитической системе донором водорода. В самой статье а) нет уравнения реакции разложения воды; б) протоны показаны в виде частиц H+, а не в виде входящих в какое-то соединение атомов водорода; в) детали эксперимента описаны так хитро, что непонятно, в каком именно растворителе происходило облучение наночастиц. Ай-ай-ай Ириша, чего-то ты не договариваешь!
2. Главный экспериментальный вывод статьи - это резкое, более чем в 25 раз, увеличение выхода водорода на катализаторе при осаждении на него бактериородопсина. Попробуем прикинуть, что же кроется за фразой "5275 микромолей Н2 на микромоль бактериородопсина в час". Для этого переведём это в привычные литры водорода в час на грамм катализатора. Данные статьи, к сожалению, не позволяют провести точные расчёты. Авторы нигде не упоминают о какой-либо концентрации бактериородопсина в наночастицах.
В ходе осаждения бактериородопсина 3 мг катализатора приводились в контакт с 0,003 микромолями белка. Естественно, вряд ли он осадился на наночастицы весь, но поскольку точных данных в статье нет, предположим, что осаждение прошло полностью. Итак, 3 мг катализатора содержат 0,003 микромоля белка, а 1000 мг, стало быть, в 333 раза больше, т.е. 1 микромоль. Прикольно. Короче, 1 г наночастиц содержит 1 микромоль катализатора и за час разлагает 5275 микромолей водорода. Микро - это 10-6. Таким образом, если перевести это в литры при нормальных условиях, то получим следующее. 1 г Ириного катализатора помогает получить, внимание, 118 мл водорода в час. Фотокатализатор на основе тантала - 224 мл водорода на 1 грамм катализатора в час и никаких тебе бактериородопсинов, ради которых надо потрошить кучу архебактерий.
Вот такие пироги.
Чмоке!
Я никаким образом не хочу обидеть уважаемую коллегу Ирину (а хотелось), идея которой использовать бактериородопсин, проводник протонов и поглощатель света, да ещё устойчивый к факторам внешней среды, мне показалось действительно оригинальной. Просто таким незатейливым стилистическим приёмом псевдосарказма и лжефамильярности я хочу поднять своё ЧСВ. И не говорите, что у меня это не получилось!
Комментарии (0)