Utente:Manfre87/Sandbox
In biochimica una ossidasi è un enzima appartenente alla categoria delle ossidoreduttasi ({{enzima|1}}) in grado di catalizzare una reazione di ossidoriduzione nella quale l'accettore finale degli elettroni è l'ossigeno molecolare (O2). L'ossigeno viene ridotto ad acqua (H2O) a perossido di idrogeno (H2O2).
In microbiologia[modifica | modifica wikitesto]
Esempi[modifica | modifica wikitesto]
In biologia, la matrice nucleare è una rete di fibre proteiche presenti all'interno di un nucleo cellulare analoga a quella formata dal citoscheletro nel citoplasma. La matrice nucleare è una struttura altamente dinamica, in grado di mediare la diffusione di molecole all'interno del nucleo, anche se l'esatta funzione di questa matrice non è ancora chiara[1].
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Alla fine degli anni '60, Akira Fujishima scoprì le proprietà fotocatalitiche del biossido di titanio, il cosiddetto effetto Honda-Fujishima, il quale potrebbe essere utilizzato per l'idrolisi dell'acqua. [13]
Nel 1994, primo nel suo genere, è stato fondato il Consorzio svedese per la fotosintesi artificiale come una collaborazione tra i gruppi di tre università diverse, Lund, Uppsala e Stoccolma, attualmente attivo presso Lund e gli Ångström Laboratories a Uppsala. [14] Il consorzio è stato costruito con un approccio multidisciplinare al fine di concentrarsi sullo studio dalla fotosintesi naturale e l'applicazione di questa conoscenza in sistemi biomimetici. [15] La ricerca sulla fotosintesi artificiale sta vivendo un boom dall'inizio del XXI secolo.[2] Nel 2000, i ricercatori del Commonwealth Scientific Industrial Research Organisation (CSIRO) decisero di pubblicizzare il loro intento di concentrarsi sulla cattura di anidride carbonica e la sua conversione in idrocarburi. [16] [17] Nel 2003, il Brookhaven National Laboratory ha annunciato la scoperta di un'importante passaggio intermedio nella riduzione di CO2 a CO, che potrebbe portare ad una migliore progettazione del catalizzatore. [18] [19]
Uno degli svantaggi principali dei sistemi artificiali per la lisi catalitica dell'acqua è la loro dipendenza da elementi scarsi e costosi, quali rutenio o renio. [2] Con il finanziamento della United States Air Force Office of Scientific Research, [20] nel 2008, i chimici del MIT e il responsabile del Solar Revolution Project Daniel Nocera insieme al borsista Matthew Kanan hanno tentato di aggirare questo problema utilizzando un catalizzatore contenente i più economici e abbondanti elementi cobalto e fosfato.[21] [22] Il catalizzatore è stato in grado di scindere l'acqua in ossigeno e protoni utilizzando luce solare e potrebbe potenzialmente essere accoppiato ad un catalizzatore di platino per la produzione di idrogeno. Questo progetto di catalizzatore sperimentale è stato considerato un importante passo avanti nel campo da molti ricercatori. [24] [25]
Sebbene la CO sia il prodotto principale della riduzione di CO2, sono di solito desiderati composti del carbonio a maggiore complessità. Nel 2008, professore di chimica di Princeton Andrew B. Bocarsly ha riportato la conversione diretta di anidride carbonica e acqua a metanolo utilizzando l'energia solare in una cella fotochimica altamente efficiente. [26]
Mentre Nocera e collaboratori avevano compiuto la scissione dell'acqua in ossigeno e protoni, un processo indotto dalla luce per la produzione di idrogeno da protoni doveva ancora essere sviluppato. Nel 2009, l'Istituto Leibniz per la catalisi ha riferito che alcuni complessi carbossilici del ferro, particolarmente economici, sono in grado di condurre questa reazione. [27] [28] Nello stesso anno, i ricercatori della University of East Anglia hanno utilizzato anche composti carbonilici dei ferro per raggiungere la produzione fotoelettrochimica di idrogeno con il 60% efficienza, questa volta utilizzando un elettrodo d'oro coperto da strati di fosfuro di indio a cui i complessi del ferro erano collegati. [29] Entrambi questi processi utilizzano un approccio molecolare, nel quale particelle discrete sono responsabili della catalisi.
La scissione dell'acqua attraverso la luce è stata anche ottenuta con una cella multigiunzione brevettata da William Ayers presso la Energy Conversion Devices nel 1983[30]. Questo gruppo ha dimostrato la fotolisi dell'acqua in idrogeno e ossigeno, indicandola come una "scissione solare dell'acqua" svolta attraverso una "foglia artificiale" a basso costo, costituita da un film sottile di silicio amorfo direttamente immersa in acqua. L'idrogeno viene prodotto sulla superficie del silicio amorfo frontale mentre l'ossigeno si forma dal substrato metallico posto sul retro della cella multigiunzione: questa caratteristica costruttiva elimina il problema della produzione mista di idrogeno e ossigeno, che possono invece essere raccolti separatamente. Una membrana di Nafion posta al di sopra della cella offre un percorso per il trasporto dei protoni prodotti dalla reazione. Il maggiore voltaggio offerto dalla cella multigiunzione a film sottile con luce visibile è stato un grande passo avanti rispetto ai precedenti tentativi di fotolisi con celle a singola giunzione sensibili agli ultravioletti. Il brevetto del gruppo elenca anche diverse altre composizioni multigiunzione semiconduttori oltre al silicio amorfo.[SF]
Nel 2009, F. del Valle e K. Domen hanno mostrato l'impatto del trattamento termico in un ambiente chiuso utilizzando fotocatalizzatori basati su Cd1-xZn xS. Le soluzioni solide di Cd1-xZnxS mostrano alta attività nella produzione di idrogeno dalla scissione dell'acqua sotto la luce del sole. [31] Anche un approccio molecolare eterogeneo affrontato dai ricercatori della University of California, Santa Cruz, nel 2010, ha dimostrato la capacità di produrre idrogeno utilizzando nanoparticelle e nanowire drogati con azoto e con punti quantici al seleniuro di cadmio. [32]
La fotosintesi artificiale è rimasta un campo accademico per molti anni. Tuttavia, all'inizio del 2009, l'azienda Mitsubishi Chemical Holdings è stata segnalata per aver portato a termine lo sviluppo di una propria ricerca sulla fotosintesi artificiale utilizzando luce solare, acqua e anidride carbonica al fine di "creare composti del carbonio dai quali partire per sintetizzare resine, plastiche e fibre." [33 ] Ciò è stato confermato con la creazione quello stesso anno dell'Istituto KAITEKI, che ha posto la riduzione di anidride carbonica attraverso la fotosintesi artificiale come uno dei propri obiettivi principali. [34] [35]
Nel 2010, il Dipartmento dell'energia degli Stati Uniti ha stabilito come uno dei suoi hub dell'innovazione energetica il Centro comune di fotosintesi artificiale ( Joint Center for Artificial Photosynthesis, JCAP). [36] La missione di JCAP è quello di trovare un metodo conveniente per produrre combustibili usando solo luce solare, acqua e anidride carbonica come reagenti. Il JCAP è guidato da un team della Caltech guidato dal professor Nathan Lewis e riunisce più di 120 scienziati e ingegneri provenienti dal Caltech e dal suo partner principale, il Lawrence Berkeley National Laboratory. Il programma dispone di un budget di 122 milioni di dollari in cinque anni, oggetto di appropriazione del Congresso [37]
Sempre nel 2010, un team guidato dal professor David Wendell presso l'Università di Cincinnati ha dimostrato con successo la fotosintesi in un costrutto artificiale costituito da enzimi in sospensione in schiuma di rana. [38]
Nel 2011, Daniel Nocera e il suo team di ricerca ha annunciato la creazione della prima foglia artificiale efficiente. In un discorso al Meeting Nazionale della American Chemical Society, Nocera ha descritto una cella solare avanzata delle dimensioni di una carta da poker in grado di scindere l'acqua in ossigeno e idrogeno in modo circa dieci volte più efficiente della fotosintesi naturale. [39] La cella è in gran parte costituita da materiali poco costosi che sono ampiamente disponibili, opera in condizioni ambientali semplici e mostra una maggiore stabilità rispetto ai catalizzatori precedenti: in studi di laboratorio, gli autori hanno dimostrato che un prototipo di foglia artificiale potrebbe funzionare continuamente per almeno 45 ore senza alcun calo dell'attività . [40]