{"id":134817,"date":"2021-06-07T07:46:37","date_gmt":"2021-06-07T06:46:37","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134817"},"modified":"2021-06-07T07:46:37","modified_gmt":"2021-06-07T06:46:37","slug":"el-dioxido-de-carbono-como-sustrato-de-metaloenzimas-redox","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2021\/06\/07\/134817","title":{"rendered":"El di\u00f3xido de carbono como sustrato de metaloenzimas redox"},"content":{"rendered":"

Autor:\u00a0Antonio L\u00f3pez de Lacey. Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica, CSIC.<\/strong><\/p>\n

Recientemente se ha reportado un m\u00e9todo electroqu\u00edmico sencillo para demostrar que dos tipos de metaloenzimas redox utitilizan directamente el CO2<\/sub> como sustrato en lugar de su forma hidratada (bicarbonato).<\/em><\/p>\n

Las metaloenzimas redox son prote\u00ednas que catalizan reacciones de oxidaci\u00f3n\/reducci\u00f3n y que contienen en su centro catal\u00edtico metales. \u00c9stas son capaces de catalizar de forma espec\u00edfica reacciones de gran inter\u00e9s para aplicaciones energ\u00e9ticas con bajo sobrepotencial y en condiciones de reacci\u00f3n suaves, es decir a temperatura ambiente, presi\u00f3n atmosf\u00e9rica y en medio acuoso. Estas propiedades catal\u00edticas son muy adecuadas para el dise\u00f1o de procesos sostenibles de conversi\u00f3n energ\u00e9tica y de acuerdo a los principios de la qu\u00edmica verde, como son evitar el uso de disolventes org\u00e1nicos y de condiciones de reacci\u00f3n de alto consumo energ\u00e9tico. \u00a0<\/span><\/p>\n

Uno de los retos m\u00e1s importantes que tiene actualmente el campo de la qu\u00edmica es el desarrollo de catalizadores eficientes y selectivos para la reducci\u00f3n del CO2<\/sub>, ya que es bien sabido que los niveles atmosf\u00e9ricos de esta mol\u00e9cula gaseosa han subido de forma alarmantemente en las \u00faltimas d\u00e9cadas, lo cual probablemente est\u00e1 acelerando el cambio clim\u00e1tico con sus devastadores efectos en el medio ambiente y la econom\u00eda mundial.\u00a0 Teniendo en cuenta que hay varios tipos de metaloenzimas que son capaces de catalizar de forma reversible la reducci\u00f3n de CO2<\/sub>, es muy interesante su estudio para aplicaci\u00f3n en electrolizadores o celdas fotoelectroqu\u00edmicas para obtener compuestos de valor a\u00f1adido, a la vez que se elimina el gas de efecto invernadero.<\/span><\/p>\n

En concreto, las enzimas formiato deshidrogenasa y CO deshidrogenasa catalizan de forma reversible\u00a0 y selectiva la reducci\u00f3n del di\u00f3xido de carbono a formiato y mon\u00f3xido de carbono respectivamente. Dado que catalizan estas reacciones en medio acuoso, ha sido motivo de debate desde hace d\u00e9cadas si el sustrato de estas enzimas era propiamente la mol\u00e9cula de CO2<\/sub> disuelta en agua o su forma hidratada mayoritaria a pH neutro o ligeramente \u00e1cido, el bicarbonato (HCO3<\/sub>–<\/sup>). Por este motivo, en muchas ocasiones se a\u00f1ade la enzima anhidrasa carb\u00f3nica al medio, ya que cataliza la conversi\u00f3n r\u00e1pida del CO2<\/sub> a bicarbonato, para acelerar la reducci\u00f3n de CO2<\/sub>. Sin embargo, en un art\u00edculo muy reciente publicado en la prestigiosa revista Angewandte Chemie se ha demostrado por un sencillo m\u00e9todo electroqu\u00edmico que el sustrato de ambas metaloenzimas es el CO2<\/sub>. El m\u00e9todo de Fourmond y colaboradores ha consistido en la adsorci\u00f3n de la metaloenzima a estudiar en la superficie de un electrodo de grafito y en realizar cronoamperometr\u00edas a un potencial de -0.66 V vs. NHE. A partir de las diferencias en las cin\u00e9ticas de los incrementos en intensidad de corriente de reducci\u00f3n cuando se a\u00f1ade CO2<\/sub> o bicarbonato s\u00f3dico, en presencia o en ausencia del enzima anhidrasa carb\u00f3nica en el electrolito acuoso. Los resultados indican que para ambas enzimas el proceso de reducci\u00f3n es m\u00e1s r\u00e1pido cuando se a\u00f1ade directamente CO2<\/sub> en lugar de bicarbonato s\u00f3dico, independientemente de que haya anhidrasa carb\u00f3nica en el medio o no. Por lo tanto, los autores han demostrado de forma sencilla que el sustrato que participa en el mecanismo catal\u00edtico de ambas metaloenzimas es la mol\u00e9cula de CO2<\/sub> y no sus formas hidratadas. Esta conclusi\u00f3n tiene gran importancia para el futuro desarrollo de catalizadores biomim\u00e9ticos m\u00e1s selectivos para la valorizaci\u00f3n del di\u00f3xido de carbono.<\/span><\/p>\n

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

1. M. Yuan, M. J. Kummer, S. D. Minteer. Strategies for bioelectrochimical CO2<\/sub> reduction.<\/p>\n

2. M. Meneghello, A. R. Oliveira, A. Jacq-Bailly, I. A. C. Pereira, C. Leger, V. Fourmond. Formate dehydrogenases reduce CO2<\/sub> rather than HCO3<\/sub>–<\/sup>: An electrochemical demonstration.<\/p>\n

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

Antonio L\u00f3pez de Lacey, Investigador Responsable del Grupo FCF del Programa FotoArt-CM<\/p>\n

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

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