Aan de UvA is een uitgekleed ijzer-ijzerhydrogenase ontwikkeld dat efficiënt waterstofgas produceert zonder dat het roest. Stabieler dan een compleet enzym en goedkoper dan platina, claimt de groep van Joost Reek in Science Advances.

Zulke ijzerhoudende hydrogenases, afgekort H₂ases, worden al langer gezien als potentieel alternatief voor katalysatoren op platinabasis. Qua prestaties doen ze nauwelijks voor dat platina onder, wat op papier een enorme kostenbesparing lijkt te kunnen opleveren. Maar helaas zijn deze enzymen nog niet te produceren op industriële schaal. Bovendien kunnen ze slecht tegen zuurstof.

Vandaar dat Reek en collega’s mikken op puur synthetische ‘kleine’ moleculen die bestaan uit niet veel meer dan de actieve kern van het enzym. Zulke moleculen kun je tenminste vervaardigen via klassieke organische synthese, die in principe wél is op te schalen.

Het nu gepubliceerde molecuul bestaat voornamelijk uit een actief cluster van twee ijzer- en twee zwavelkernen, en een redox-actief ligand. Dat laatste, een zogeheten fosfol, dient als elektronenreservoir, een functionaliteit waarover echte H₂ase-enzymen eveneens beschikken.

In de praktijk blijkt deze combinatie de elektrochemische reductie van 2H⁺ tot H₂ redelijk efficiënt te katalyseren. Metingen met infraroodspectrometrie bevestigen dat het fosfol inderdaad elektronen uitleent aan het ijzer, en in de tussentijd een paar nog niet gereduceerde protonen gebruikt om zichzelf te stabiliseren.

Het werkt niet alleen in een zuurstofvrij oplosmiddel zoals dichloormethaan, maar ook in water dat met 1 M zwavelzuur is aangezuurd. Kennelijk kan dit molecuul wél tegen zuurstof.

Alleen de benodigde overpotentiaal is nog wat hoger dan bij het complete enzym. Ook ontbreekt nog de mogelijkheid om het molecuul chemisch te binden aan een vast oppervlak, wat in de praktijk een stuk handiger is dan laten rondzweven in een vloeistof. Reek concludeert dan ook dat het concept klopt, maar dat de details nog voor verbetering vatbaar zijn.

bron: UvA, Science Advances