Las bacterias consumidoras de metano podrían ser el futuro del combustible
El descubrimiento ilumina cómo las bacterias convierten el gas metano en metanol líquido.
Los investigadores han descubierto que la enzima responsable de la conversión de metano a metanol en bacterias metanótrofas cataliza la reacción en un sitio que contiene solo un ion de cobre. Este descubrimiento podría llevar a catalizadores de nuevo diseño, hechos por el hombre, que pueden convertir el metano, un gas de efecto invernadero muy potente, en metanol fácilmente utilizable con el mismo mecanismo sin esfuerzo.
Conocidas por su capacidad para eliminar el metano del medio ambiente y convertirlo en un combustible utilizable, las bacterias metanotróficas han fascinado a los investigadores durante mucho tiempo, pero cómo, exactamente, estas bacterias naturalmente realizan una reacción tan compleja ha sido un misterio.
Ahora, un equipo interdisciplinario en la Universidad Northwestern ha encontrado que la enzima responsable de la conversión de metano-metanol cataliza esta reacción en un sitio que contiene solo un ion de cobre. Este descubrimiento podría llevar a catalizadores de nuevo diseño, hechos por el hombre, que pueden convertir el metano, un gas de efecto invernadero muy potente, en metanol fácilmente utilizable con el mismo mecanismo sin esfuerzo.
"La identidad y la estructura de los iones metálicos responsables de la catálisis han permanecido esquivas durante décadas", dijo Amy C. Rosenzweig, de Northwestern, coautora del estudio. "Nuestro estudio proporciona un gran avance en la comprensión de cómo las bacterias transforman el metano en metanol".
"Al identificar el tipo de centro de cobre involucrado, hemos establecido las bases para determinar cómo la naturaleza lleva a cabo una de sus reacciones más desafiantes", dijo Brian M. Hoffman, coautor principal.
Al oxidar el metano y convertirlo en metanol, las bacterias metanótrofas (o "metanótrofos") pueden empaquetar un golpe de uno o dos. No solo están eliminando un gas de efecto invernadero dañino del ambiente, sino que también están generando un combustible sostenible y fácilmente utilizable para automóviles, electricidad y más.
Los procesos industriales actuales para catalizar una reacción de metano a metanol requieren una presión tremenda y temperaturas extremas, llegando a más de 1.300 grados Celsius. Los metanótrofos, sin embargo, realizan la reacción a temperatura ambiente y "gratis".
"Si bien se sabe que los sitios de cobre catalizan la conversión de metano a metanol en materiales hechos por el hombre, la catálisis de metano a metanol en un sitio de monocultivo en condiciones ambientales no tiene precedentes", dijo Matthew O. Ross, un estudiante graduado asesorado por Rosenzweig y Hoffman y el primer autor del artículo. "Si podemos desarrollar una comprensión completa de cómo realizan esta conversión en condiciones tan suaves, podemos optimizar nuestros propios catalizadores".
Rosenzweig es el Profesor Distinguido de Ciencias de la Vida de la Familia Weinberg en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. Hoffman es el profesor de química Charles E. y Emma H. Morrison en Weinberg. @mundiario
