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甲烷是地球上最丰富的碳氢化合物之一。天然气的主要成分,每一年,旅店的识别和访问储备的增长,而石油储备继续下滑。一些国家,如中国,有巨大的页岩气资源,而其他像美国已经开始利用与水力压裂的崛起,他们或水力压裂。更重要的是,甲烷是一种沼气的主要成分,提供了一个潜在的可再生来源。
尽管甲烷的巨大的可用性,它的使用作为化工原料仍然很低。大多数的天然气燃烧加热等目的,烹饪和电力生产,而且还大量爆发。
这在很大程度上是经济的原因:天然气的能量密度远低于原油,提高处理和运输的成本,和缺乏工业上可行的转换过程直接将甲烷转化为更多的便携式等液体燃料甲醇或汽油。
甲烷直接转化为化学品和燃料的过程如此具有挑战性,被认为是化学和催化的“圣杯”。但是自然领先时甲烷化学,这就是为什么科学家认为,一种古老的微生物可以提供答案这21圣世纪的问题。
产甲烷古细菌类是一种微生物可以产生甲烷代谢副产品在厌氧的条件下。他们负责所有大气甲烷的90%左右。但在海洋,这些微生物减少水对全球甲烷总量的贡献,因为他们有自己的自然生物转化过程,他们可以氧化甲烷。
一个策略让我们直接把其他燃料甲烷是“打破”通过使用仿生催化剂氧化。但这需要在原始细菌催化过程的科学共识,已经几十年的争论的主题。
密歇根大学的研究人员最近使用电子顺磁共振(EPR)谱来帮助解决这个问题。众所周知,最后一步的甲烷生产原始细菌包括酶甲基辅酶还原酶(MCR)。这种酶催化反应,导致一个甲基(CH3从methyl-coenzyme M)获得一个氢原子从辅酶B形成甲烷(CH4)。
但由于反应如此之快,反应的中间体从未被观察到。这导致了两种对立的理论的力学反应。第一个涉及的形成methyl-nickel中间第二个涉及一个甲基的形成。
在一篇发表在亚博老虎机网登录研究人员研究了中间产品的形成,减缓反应使用修改后的基质。他们使用了力量EPR设备执行快速freeze-quench EPR允许他们能够有效地在反应过程中,在不同时间点的快照。
力量,EPR系统的全球领先的供应商,提供一系列系统所有设置从质量控制分子的研究。是否将电子顺磁共振桌面与力量EMXnano或ELEXSYS-II的出色业绩,EPR谱的力量继续设置标准。
研究者的结果表明,随着信号从活跃MCR酶减少,没有同时出现EPR-detectable中间。这将是预期如果第一个机制是真的,随着methyl-nickel中间包含一个未配对电子,因此EPR-detectable。相比之下,中间2是EPR-silent中形成机制。
随着磁圆二色性的数据,计算和实验热力学分析,研究人员说他们的发现强烈支持机制2。
以及通知技术催化地生成甲烷的发展,研究结果对于利用生物转化的潜力具有重要意义在燃料生产过程相反的反应-甲烷氧化已被证明继续通过相同的酶。因此,我们对甲烷生产的最后一步的理解可能是第一个步骤,利用这丰富的能源资源。
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