Пшеница, маис и просо требуют достаточно значительного количества переработанного азота для своего роста и развития – и это лишь небольшой пример из целого комплекса агрокультур, обеспечивающих пищей всю планету. Фертилизаторы используют азот, перерабатывая его в аммоний, используя азотные составляющие – данный процесс носит название процесса Хабер-Боша, и данная технология уже на протяжении достаточно продолжительного времени обеспечивают планету пищей таким образом. Однако она не слишком энергоэффективна – потребляя свыше 1% годового запаса энергии, она в то же время отличается и сравнительно высокой ценой использования в промышленности и в быту.
Именно поэтому команда исследователей-физиков из Вюрцбургского Университета Юлиуса-Максимиллиана в Баварии решили найти альтернативный, более энергоэффективный способ разделять атомы азота, для получения более эффективных фертилизаторов. Они предложили использовать специальные азотные энзимы, которые хорошо показывают себя в процессе нитрогеназа – процесс фиксации азота – и тем самым они могут значительно снизить стоимость такой повсеместно применяемой технологии.
Эти энзимы играют роль катализатора в этом процессе, при помощи таких проводимых металлов, как железо и молибден. Специалисты создали специальную молекулу, основанную на так называемых бориленазах – специфические соединения, содержащие в себе бор – эта молекула позволит избежать применения железа и молибдена, фактически минуя проблему высоких температур и давления. Молекула, основанная на бориленазах, представляет собой более эффективное с точки зрения энергии решение, которое в дальнейшем позволит значительно увеличить эффективность современных фертилизаторов.
Баварские ученые отмечают, что в целом данный процесс строится на тех же принципах, что и традиционное использование железа и молибдена, однако главная тонкость тут заключается в том, что процесс потери электронов от этих соединений к молекуле азота (редукция) в рамках нитрогеназа, осуществляется на порядок быстрее и позволяет значительно легче разрушать связь между атомами азота. Остается лишь провести дополнительные исследования свойств этого улучшенного процесса.
