Verbouwd enzym produceert ammoniak uit licht

Onderzoekers van het National Renewable Energy Laboratory hebben de moleculaire energiebron van een ammoniakenzym vervangen door licht. Het enzym is afkomstig uit bacteriën, die in staat zijn stikstof uit de lucht om te zetten in ammoniak. Deze reactie leunt normaal gesproken op copieuze hoeveelheden van het molecuul ATP, de universele biologische energiedrager. De NREL-onderzoekers ontdekten echter dat een fotoactief nanostaafje ook de benodigde energie kan leveren.

Deze energie neemt de vorm aan van elektronen. Na absorptie van licht doneert een in oplossing aanwezig molecuul elektronen aan het nanostaafje van cadmiumsulfide, dat ze doorgeeft aan het actieve centrum van het enzym. Daar wordt stikstof gereduceerd tot ammoniak. Het deels synthetische complex werkt niet even vlot als het natuurproduct: de reactiesnelheid bedraagt 63 procent van het origineel.

Als grondstof voor kunstmest is ammoniak een buitengewoon belangrijke verbinding. Zij wordt ook gezien als potentiële brandstof voor de toekomst. Nu wordt ammoniak bijna volledig gemaakt uit waterstof en stikstof volgens een zeer energie-intensief proces. De waterstof wordt bovendien meestal uit aardgas betrokken. De onderzoekers hopen dat ze een schoner alternatief kunnen ontwikkelen.