Orange biokatalytiskt garn med syrebubblor. Upphovsman:Lynn Doby, multimedia specialist, Textiles kreativa och tekniska tjänster, Wilson College of Textiles, NC -staten.
Forskare från North Carolina State University visade i en ny studie att de kunde belägga bomullsgarn med enzymer, som är naturens verktyg för att påskynda kemiska reaktioner, för att omvandla väteperoxid till syre och vatten. Proof-of-concept-studien är ett steg mot skapandet av en ny generation kemiska filter.
Nu, forskarna undersöker om de kan designa textilfilter som kan fungera som en kolfångningsteknik. De arbetar med att belägga textilier med kolsyraanhydras, ett enzym som kan omvandla koldioxid, en växthusgas, till vattenlöslig bakpulver.
"Katalassystemet vi beskrev i publikationen, även om vi kan använda det för riktiga applikationer, mestadels använde vi det som en modell för att se om vi kunde fästa ett enzym till en textil, och visa reaktionen fungerar, " sa studiens motsvarande författare Sonja Salmon, docent i textilteknik, kemi och vetenskap vid NC State. "Vi vet alla att koldioxidutsläpp är ett stort problem. Tänk om vi kunde göra ett filter för det som din kropp gör när du andas?"
The Abstract satte sig ner med Salmon för att prata om studien, som rapporterades i tidskriften Avancerade materialgränssnitt , och forskningens framtid.
TA:Vad är enzymer?
Lax:Enzymer kallas naturens katalysatorer. De är proteiner som viks till en speciell form som skapar en plats där kemiska reaktioner kan ske. Livet som vi känner det skulle inte existera utan enzymer eftersom många kemiska reaktioner som behövs för livet helt enkelt inte skulle hända under vanliga förhållanden. Enzymer hjälper kemikalier att mötas på rätt sätt för att reaktioner ska inträffa.
TA:Vad är katalas, enzymet du använde i denna studie?
Lax:Katalas är faktiskt ett mycket viktigt enzym i din kropp. Det bryter ned väteperoxid, som kan bildas naturligt. Din kropp gör katalas för att förstöra peroxiden innan den kan skada dig.
I vår studie, katalas var vårt modellsystem. Vi använde ett gelliknande material som heter kitosan för att fästa katalaset på garn, och visade sedan att vi kunde använda dem för att ändra väteperoxid till vatten och syre.
Vi valde katalas som modell eftersom syrgas frigörs när enzymet bryter ned peroxid, gör bubblor i vatten. Bubblorna låter oss veta direkt om enzymet fungerar.
Denna studie har implikationer för industriella processer. Inom textilindustrin, peroxid används för att bleka bomull. Om du ville återanvända samma vatten för en annan process där blekmedlet skulle vara skadligt, du kan använda vår biokatalytiska textil som ett filter för att rengöra peroxiden ur vattnet.
TA:Varför ville du fästa enzymerna på en textil?
Lax:Många enzymer förekommer naturligt som ett slags löst material. Om du vill använda dem om och om igen, ett sätt att göra det är att fästa dem på en yta så att du kan återanvända dem.
Jag är intresserad av att fästa enzymer på textilier, speciellt eftersom textilier är mycket funktionella material. Du kan göra dem i olika former och storlekar, de är flexibla, och du kan böja dem. Och - viktigare för vissa applikationer - de kan transportera vatten och vätskor. Föreställ dig bara en droppande våt tvättlapp så förstår du.
TA:Vilken är den framtida tillämpningen av att binda enzymer till textilier?
Lax:Det verkliga målet är att använda ett enzym som kallas kolsyraanhydras. Detta är ett annat enzym du har i din kropp. Det hjälper dig att flytta ut koldioxid ur dina celler så att du kan andas ut den.
Tänk om vi kunde göra ett filter med detta enzym för att filtrera gas från ett kraftverk? Koldioxid är en växthusgas, produceras genom att bränna bränsle. För att den inte ska komma in i atmosfären, vi måste selektivt plocka ut koldioxidmolekylerna från kraftverksutsläpp, och släpp andra ofarliga gaser. Dessa enzymer är mycket selektiva. De kommer bara att reagera med koldioxid för att mycket snabbt omvandla den till bikarbonat, som omedelbart löses i processvätskan. Denna fångade koldioxid skulle sedan gå till en separat process där bikarbonat avlägsnas och vätskan återvinns. Om du inte har ett system för att fånga CO 2 , det blir mycket svårt att få bort det från utsläppen. Vi arbetar för att visa att den teknik vi utvecklar kan vara ett användbart verktyg i kampen mot klimatförändringarna.
