Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte demostraron en un nuevo estudio que podían recubrir hilos de algodón con enzimas, que son la herramienta de la naturaleza para acelerar las reacciones químicas, para transformar el peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua. El estudio de prueba de concepto es un paso hacia la creación de una nueva generación de filtros químicos.

Ahora, los investigadores están estudiando si pueden diseñar filtros textiles que puedan servir como tecnología de captura de carbono. Están trabajando en el recubrimiento de textiles con anhidrasa carbónica, una enzima que puede convertir el dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero, en bicarbonato de sodio soluble en agua.

"El sistema de catalasa que describimos en la publicación, aunque podemos usarlo para aplicaciones reales, la mayoría de las veces lo usábamos como modelo para ver si podíamos unir una enzima a un tejido, y mostrar la reacción funciona, "dijo la autora correspondiente del estudio, Sonja Salmon, profesor asociado de ingeniería textil, química y ciencia en NC State. "Todos sabemos que las emisiones de dióxido de carbono son un gran problema. ¿Y si pudiéramos hacer un filtro como lo hace su cuerpo cuando respira?"

The Abstract se sentó con Salmon para hablar sobre el estudio, que fue reportado en la revista Interfaces de materiales avanzados , y el futuro de la investigación.

TA:¿Qué son las enzimas?

Salmón:Las enzimas se denominan catalizadores de la naturaleza. Son proteínas que se pliegan en una forma especial que crea un sitio donde pueden ocurrir reacciones químicas. La vida tal como la conocemos no existiría sin enzimas porque muchas reacciones químicas que son necesarias para la vida simplemente no ocurrirían en condiciones normales. Las enzimas ayudan a que las sustancias químicas se junten de la manera correcta para que ocurran las reacciones.

TA:¿Qué es la catalasa? la enzima que usaste en este estudio?

Salmón:La catalasa es en realidad una enzima muy importante en su cuerpo. Degrada el peróxido de hidrógeno, que puede formarse naturalmente. Su cuerpo produce catalasa para destruir el peróxido antes de que pueda dañarlo.

En nuestro estudio, catalasa fue nuestro sistema modelo. Usamos un material similar a un gel llamado quitosano para pegar la catalasa a los hilos, y luego demostró que podíamos usarlos para convertir el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.

Elegimos la catalasa como modelo porque se libera gas oxígeno cuando la enzima degrada el peróxido, haciendo burbujas en el agua. Las burbujas nos permiten saber de inmediato si la enzima está funcionando.

Este estudio tiene implicaciones para los procesos industriales. En la industria textil, El peróxido se usa para blanquear el algodón. Si desea reutilizar esa misma agua para otro proceso en el que la lejía sería dañina, Puede utilizar nuestro tejido biocatalítico como filtro para limpiar el peróxido del agua.

TA:¿Por qué querías unir las enzimas a un textil?

Salmón:muchas enzimas se producen de forma natural como una especie de materiales disueltos. Si desea utilizarlos una y otra vez, una forma de hacerlo sería pegarlos a una superficie para poder reutilizarlos.

Me interesa unir enzimas a los textiles específicamente porque los textiles son materiales muy funcionales. Puedes hacerlos en diferentes formas y tamaños, son flexibles y puedes doblarlos. Y, lo que es más importante para determinadas aplicaciones, pueden transportar agua y líquidos. Imagínese una toallita mojada que gotea y obtendrá la idea.

TA:¿Cuál es la aplicación futura de unir enzimas a los textiles?

Salmón:El objetivo real es utilizar una enzima llamada anhidrasa carbónica. Esta es otra enzima que tiene en su cuerpo. Le ayuda a sacar el dióxido de carbono de sus células para que pueda exhalarlo.

¿Y si pudiéramos hacer un filtro con esta enzima para filtrar el gas de una central eléctrica? El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero producido por la quema de combustible. Para evitar que entre a la atmósfera, necesitamos seleccionar selectivamente las moléculas de dióxido de carbono de las emisiones de las centrales eléctricas, y dejar ir otros gases inofensivos. Estas enzimas son muy selectivas. Solo van a reaccionar con el dióxido de carbono para convertirlo muy rápidamente en bicarbonato, que se disuelve inmediatamente en el líquido de proceso. Este dióxido de carbono capturado luego pasaría a un proceso separado donde se elimina el bicarbonato y se recicla el líquido. Si no tiene un sistema para atrapar CO ₂ , resulta muy difícil eliminarlo de las emisiones. Estamos trabajando para demostrar que la tecnología que estamos desarrollando podría ser una herramienta útil en la lucha contra el cambio climático.