De bacterie G.sulfurreducens helpt om groenere en betere katalysatoren te maken voor, bijvoorbeeld, de splitsing van water (afb: KAUST)
Onderzoekers van de Koning Abdoella-universiteit zouden een bacterie, de Geobacter sulfurreducens, hebben gevonden die een minder klimaat- en milieubelastende methode heeft om katalysatoren te maken om, onder meer, water te splitsen met behulp van elektrolyse. Daarvoor moesten ze eerst nog de grootte van die kats leren beheersen, maar dat lukte.
Metalen nanodraden en -korrels bevatten minder dan honderd metaalatomen. Die hebben unieke elektronische eigenschappen, maar fungeren ook prima als katalysator. Er zijn verschillende manieren om die te maken, maar daarbij worden giftige stoffen gebruikt en er zijn hoge temperaturen en drukken.
Biologische methodes om dat milieu- en energievriendelijker te doen zijn er, maar de nanodeeltjes die daar het product van zijn, zijn te grof en te verschillend voor katalytisch gebruik. “We hebben een manier gevonden om hun afmetingen in de hand te houden”, zegt promovendus Rodrigo Jiminez-Sandoval.
Eerder hadden onderzoekers uit het lab van Pascal Saikaly al uitgevonden dat het oppervlak van elektroactieve bacteriële cellen zouden kunnen dienen als ondergrond van afzonderlijke metaalatomen. De onderzoekers waren op zoek naar methoden om hybride biomaterialen te maken. Dan gaat het, onder meer, om palladiumnanovezels en -korrels op cellen van de G. sulfurreducens-bacterie.
Deze bodembacterie is in staat om elektronen over te brengen op metaalionen buiten op de cel en die zijn ook in staat op stroom te geleiden als die cellen onderdeel uitmaken van een elektrode in een microbiële elektrochemische cel. In het huidige onderzoek deden de bacteriën dienst als geleidende ondersteuning voor de nanodraden en als reductor.
Om de afmeting van de nanodraadjes in de hand te houden moesten ze de bacterie niet langer zien als biologisch organisme maar als een scheikundige verbinding, zegt Jimenez. Hij en zijn collega’s ontdekten dat het zoetjes aan toevoegen van de metaalverbinding de oplossing van het ‘groeiprobleem’ was.
Water splitsen
Om te laten zien dat het product ook goed werkt gebruikte ze hun minuscule metaaldraadjes en -korreltjes als katalysator om water te splitsen. De nanodeeltjes deden het beter dan de normaal bij die splitsing (in waterstof en zuurstof) gebruikte platina- en iridiumkats, stellen ze.
Volgens Jiminez zullen deze resultaten grote gevolgen hebben voor de bereiding van dit type katylsatoren. “Deze biologische methode is niet alleen goedkoper, maar ook eenvoudiger en groener.” De onderzoekers werken nu aan een biohybride kats die geen edelmetalen bevatten.
Bron: Alpha Galileo