{"id":134456,"date":"2020-07-10T20:09:11","date_gmt":"2020-07-10T19:09:11","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134456"},"modified":"2020-07-10T20:09:27","modified_gmt":"2020-07-10T19:09:27","slug":"fijacion-de-co2-por-procesos-enzimaticos-mediante-reacciones-de-carboxilacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2020\/07\/10\/134456","title":{"rendered":"Fijaci\u00f3n de CO2 por procesos enzim\u00e1ticos mediante reacciones de carboxilaci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

Autor: Marcos Pita (Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica, CSIC)<\/strong><\/p>\n

En pleno siglo XXI se puede dar por aceptada la idea de que es necesario un cambio en la manera de producir y usar energ\u00eda por parte de la humanidad, adem\u00e1s de una descarboxilaci\u00f3n activa de la atm\u00f3sfera para evitar un calentamiento superficial irreversible de consecuencias dr\u00e1sticas para los seres vivos del planeta. Es por ello que muchos cient\u00edficos est\u00e1n volcados en descubrir y desarrollar tecnolog\u00edas de energ\u00eda limpia. Dado que la mayor fuente de energ\u00eda disponible en la Tierra es aquella procedente del Sol, los procesos fotosint\u00e9ticos han servido de inspiraci\u00f3n para contribuir a la obtenci\u00f3n de combustibles cuya huella de carbono sea menor. De esta manera se ha investigado sobre la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno como combustible a partir de la fot\u00f3lisis de agua durante d\u00e9cadas, y m\u00e1s recientemente, cuando ya ha resultado innegable la necesidad de reducir las emisiones de CO2<\/sub>, emular la fotos\u00edntesis natural mediante procesos fotoqu\u00edmicos para la fijaci\u00f3n del di\u00f3xido de carbono. Han aparecido muchos ejemplos en los que se usan catalizadores inorg\u00e1nicos para reducir el CO2<\/sub>, lo cual ha desvelado muchas complejidades, dado que en primer lugar la reducci\u00f3n de CO2<\/sub> compite con la producci\u00f3n de H2<\/sub> a partir del agua, y en segundo lugar los productos de dicha reducci\u00f3n son muchos y muy variados, dificultando la implementaci\u00f3n de estos procesos. Alternativamente se pueden utilizar catalizadores de origen biol\u00f3gico para aprovechar sus caracter\u00edsticas: alta selectividad, alta eficiencia y condiciones de trabajo suaves. Existen multitud de ejemplos en los que se utilizan enzimas combinadas con electrodos y\/o semiconductores: hidrogenasas para formar H2<\/sub> a partir de agua, CO monooxigenasas para formar mon\u00f3xido de carbono a partir de di\u00f3xido de carbono, o utilizar la enzima formato deshidrogenasa para acometer su reacci\u00f3n inversa, la reducci\u00f3n selectiva de CO2 <\/sub>a \u00e1cido f\u00f3rmico.<\/span><\/p>\n

Una estrategia revolucionaria que combina la biocat\u00e1lisis enzim\u00e1tica con foto-electroqu\u00edmica apareci\u00f3 recientemente, donde en lugar de utilizar directamente los electrones fotoexcitados para reducir un compuesto como CO2<\/sub> o protones, se dise\u00f1\u00f3 un bioelectrodo diferente [Morello, 2019]. En concreto se dise\u00f1\u00f3 un electrodo nanoestructurado con nanopart\u00edculas de \u00f3xido de esta\u00f1o dopado con indio (ITO), que forma una ret\u00edcula sobre un electrodo de titanio. El trabajo presenta dos ventajas sobre los sistemas de reducci\u00f3n directa de CO2<\/sub>. En primer lugar, los recovecos que deja el electrodo sirven para facilitar el nano-confinamiento y la compartimentalizaci\u00f3n de los biocatalizadores, emulando una de las principales caracter\u00edsticas de las c\u00e9lulas vivas: un principio clave para asegurar los procesos catal\u00edticos en cascada. De ese modo se acelera y se aumenta la eficacia de los procesos enzim\u00e1ticos concatenados gracias al aumento de concentraci\u00f3n a nivel local, de modo que la distancia de difusi\u00f3n de reactivos y productos sea muy corta. De este modo, cargando un electrodo con nanopart\u00edculas de ITO y las enzimas ferredoxin-NADP+ <\/sup>reductasa (FNR) y malato-NADP+<\/sup> oxidorreductasa (MNO) consigue reducir el espacio para la difusi\u00f3n del NADPH, facilitando su ciclo catal\u00edtico. En segundo lugar, en el trabajo se evita la diversidad de productos que acarrea la fotorreducci\u00f3n del CO2<\/sub> dado que se forma, en primer lugar, NADPH a partir de NADP+ gracias a la FNR, que toma los electrones excitados para hacer dicha reducci\u00f3n; y el NADPH es utilizado por la MNO para formar un enlace carbono-carbono entre el piruvato y el CO2<\/sub>, dando lugar a malato. El m\u00e9todo adem\u00e1s permite trabajar en concentraciones catal\u00edticas de NADPH, un cofactor de precio elevado.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

G. Morello, B. Siritanaraktul, C. F. Megarity, F. A. Armstrong. Efficient Electrocatalytic CO2<\/sub> Fixation by Nanoconfined Enzymes via C3-to-C4 Reaction That Is Favored over H2<\/sub> Production. ACS Catal. 2019, 9, 11255\u221211262.<\/p>\n

Contacto<\/strong><\/p>\n

Marcos Pita, Investigador del grupo FCF\u00a0del Programa FotoArt-CM –\u00a0marcospita@icp.csic.es<\/a><\/p>\n

Coordina FotoArt-CM: V\u00edctor A. de la Pe\u00f1a O\u00b4Shea, Instituto IMDEA Energ\u00eda.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autor: Marcos Pita (Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica, CSIC) En pleno siglo XXI se puede dar por aceptada la idea de que es necesario un cambio en la manera de producir y usar energ\u00eda por parte de la humanidad, adem\u00e1s de una descarboxilaci\u00f3n activa de la atm\u00f3sfera para evitar un calentamiento superficial irreversible de consecuencias dr\u00e1sticas para los seres vivos del planeta. Es por ello que muchos cient\u00edficos est\u00e1n volcados en descubrir y desarrollar tecnolog\u00edas de energ\u00eda limpia. Dado que la mayor fuente de energ\u00eda disponible en la Tierra es aquella procedente del Sol, los procesos fotosint\u00e9ticos han servido de\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134456"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=134456"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134456\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":134462,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134456\/revisions\/134462"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=134456"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=134456"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=134456"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}