Закись азота (N₂O) — парниковый газ с потенциалом глобального потепления в 265–298 раз выше CO₂. Промышленное разложение N₂O традиционно требовало нагрева до 600–900°C, что делало процесс энергозатратным и экономически нецелесообразным.
Международная команда учёных из MIT и Сколтеха опубликовала результаты трёхлетней работы над биокатализатором нового поколения. В основе разработки — модифицированные N₂O-редуктазы бактерий Paracoccus denitrificans, адаптированные для работы в промышленных условиях при температуре окружающей среды.
Принцип работы и технические параметры
Модифицированный фермент содержит биядерный медный центр CuZ*, ответственный за восстановление N₂O до молекулярного азота и воды. Ключевое отличие от природных аналогов — стабилизация активного центра за счёт дополнительных дисульфидных мостиков. Это снижает чувствительность фермента к кислороду, который ранее инактивировал подобные ферменты.
В ходе испытаний на пилотной установке катализатор показал эффективность разложения 94,7% при концентрации N₂O 0,1–15% и температуре 18–25°C. Срок службы фермента без деградации превысил 2000 часов — достаточный для промышленного внедрения.
«Мы впервые добились стабильной работы биокатализатора N₂O в условиях, максимально приближенных к реальному производству. Ключом стало решение проблемы кислородной инактивации» — профессор Громов, MIT.
Промышленный потенциал
Технология прежде всего найдёт применение в производстве азотной кислоты и удобрений — крупнейших источниках промышленных выбросов N₂O. По оценкам исследователей, внедрение каталитических фильтров позволит сократить глобальные выбросы N₂O на 12–18% к 2030 году. Патент подан в США и ЕС, коммерциализация ожидается через 2–3 года.
