В качестве молекулы-катализатора исследователи использовали модернизированный циклен. Он имитирует работу фермента карбоангидраза, который отделяет, захватывает и выводит СО2 из крови и тканей. Карбоангидраза — самый быстрый из известных природных ферментов, но он не применим в промышленности, поскольку не переносит перегрева.
Учёные предложили собственную молекулу, которая ведёт себя подобно карбоангидразе, но при этом способна выдерживать тяжёлые условия горячих производств.
Для поиска потенциальных кандидатов на роль заместителя карбоангидразы были проведены компьютерные расчёты, определившие оптимальный дизайн, обеспечивающий защиту входящего в состав молекулы иона цинка и активирующий её (цинк является активным каталитическим центром, как и в природном ферменте).
До химической лаборатории добралось лишь около 2% от всех структур, рекомендованных теорией. Каждая синтезированная молекула тестировалась на стабильность в сложных температурных и кислотных условиях, а затем определялся характер её кинетического поведения. За полтора года учёные синтезировали девять катализаторов. Итоговый получил традиционное название цикла вокруг цинкового иона — циклен.
Сейчас пробная партия этого катализатора весом в 1 килограмм направлена на полевые испытания в одну из американских электростанций. Предполагается, что катализатор сформирует мономолекулярный слой на разделе фаз вода — газ. Ученые ожидают протекания быстрой реакции между водой и диоксидом углерода, катализируемой циклен-цинковым комплексом, с образованием бикарбонат-иона и протона.