Как разделить угарный газ и водород
Разделить угарный газ (СО) и водород тоже непросто, но и с этим технологи справились. В конце концов синтез аммиака из азота и водорода был реализован. Теперь читатель представляет некоторые сложности химической технологии. Ну а есть ли другие подходы?
Есть – это то, что нам подсказывает природа. Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот и многих других веществ, обеспечивающих жизненные функции организмов. Спрашивается, каким образом он из воздуха попадает в организм? Ответ очень прост. За счет исключительно высокой активности природных катализаторов – ферментов.
Реакцию, аналогичную той, которую мы рассмотрели ранее, ферменты осуществляют в обычных условиях. Источником молекулярного азота служит тот же воздух, причем в этом случае нет необходимости убирать кислород. Источником водорода служит также вода, восстановление которой до водорода происходит под действием солнечного света. В целом схема природного синтеза аммиака выглядит примерно следующим образом:
В сущности, это одна из ступеней процесса фотосинтеза, приводящая к образованию кислорода и восстановлению некоторых веществ до форм, содержащих «активированные» атомы водорода (ДВ), которые они легко отдают молекуле азота под влиянием фермента нитрогеназы:
АВ вступает в исходную фотосинтетическую реакцию, и поэтому процесс продолжается сколь угодно долго.
Мы опускаем здесь некоторые важные детали, например то, что процесс фотовосстановления акцептора происходит преимущественно в растениях, а финальная стадия – получение аммиака в специальных бактериях, которые находятся с растениями в симбиозе. Но об одной важнейшей особенности этих процессов следует сказать – все они протекают при комнатной температуре и обычном атмосферном давлении. Кроме того, все процессы исключительно специфичны – никакие посторонние примеси не мешают их протеканию. Почему? Всецело в особых свойствах ферментов. В них-то и следует разобраться, чтобы понять, как формировалась биотехнология.