I forskellige industrier bliver membranseparation og rensningsprocesser stadig vigtigere: omvendt osmose, mikro- og ultrafiltrering, elektrodialyse. Disse processer gør det muligt at skabe lukkede produktionscyklusser for vandforbrug.
Adskillelse og rensning af stoffer bidrager til at løse problemer relateret til behovet for at forbedre kvaliteten af kemiske industriprodukter (reduktion af indholdet af urenheder), anvendelse af råmaterialer med et lavt indhold af værdifulde forbindelser og behovet for at beskytte miljøet (reducere udledning af industrispildevand, spildevandsrensning).
At returnere værdifulde komponenter af industrielt spildevand til produktionscyklussen gør det ikke kun muligt at beskytte miljøet mod forurening, men også at øge effektiviteten af forskellige stadier af industriel produktion og reducere mængden af forbrugte råvarer. Genanvendelse af værdifulde komponenter af spildevand fra fødevare- og mikrobiologiske industrier er en yderligere kilde til råvarer til produktion af fødevarer og foder.
I øjeblikket er kvaliteten af naturlige vand forringet på grund af en stigning i deres saltindhold. For at undgå nedbrydning af naturligt vand er der behov for lukkede vandcirkulationssystemer på virksomheder. Den nuværende økologiske situation er sådan, at det uden membranprocesser er umuligt at bevare vandets vitale kvaliteter. Men for nogle teknologiske stadier af produktionen giver membranprocesser endnu ikke en høj effekt, så deres kombination med traditionelle metoder til oprensning og adskillelse er påkrævet under hensyntagen til de tekniske og økonomiske indikatorer for vandforbrug.
Den økonomiske effektivitet og konkurrenceevne af membranprocesser kan øges betydeligt med en integreret tilgang til forarbejdning af procesvand og mineraliseret vand, som sikrer, at ikke kun hovedkomponenten - vand, men også andre værdifulde stoffer - returneres til produktionscyklussen. For at gøre dette skal ikke kun adskillelsen af urenheder udføres, men også deres adskillelse, det vil sige, det er nødvendigt at øge selektiviteten af membraner og membranprocesser. I mange processer inden for kemisk teknologi, når der anvendes syre og alkali, sker der neutralisering, dvs. nedbrydning af enorme mængder af disse forbindelser, hvilket i sidste ende fører til forurening af naturlige vandkilder.
Membranrensnings- og separationsprocesser kan være fundamentale i syntesen af kemiske forbindelser, fjernelse af stoffer fra reaktionsblandingen, regulering af procesbetingelser: pH, reagenskoncentration osv. Membranoverfladen kan have katalytisk aktivitet eller redoxegenskaber.
Forskningen i membranprocesser udvikler sig i flere retninger: udvikling af nye membranmaterialer, modeller af overførselsfænomener, metoder til beregning af membranmoduler og udførelse af optimeringsberegninger for forskellige objekter og produktionsstadier. Den største effekt forventes at komme fra forskning inden for hydrodynamik og overfladekemi.
Membranprocesser er med succes blevet brugt til at adskille blandinger af organiske og uorganiske stoffer. Disse processer adskiller sig primært i deres drivkræfter. Hydrostatisk trykforskel - ultrafiltrering og omvendt osmose (baromembranprocesser); forskel i elektrisk potentiale - elektrodialyse, forskel i koncentration - dialyse. Der er også "kryds"-membranprocesser, der bruger to eller flere drivkræfter: piezodialyse, elektroosmose osv. Denne opdeling af membranprocesser afspejles i materialet i de anvendte membraner: semipermeabel - til omvendt osmose, ultrafiltrering - til ultrafiltrering, ionbytning - til elektrodialyse mv.
Denne traditionelt etablerede klassificering af membranprocesser er baseret på deres opdeling i grupper baseret på fysiske og kemiske egenskaber, der bruges til at adskille blandinger i komponenter. Denne naturlige eller naturlige klassificering begrænser dog til en vis grad udviklingen af membranprocesser som helhed på grund af tegningen af skarpe linjer mellem individuelle processer.
Definition af membran.
I øjeblikket forstår de fleste forskere, der arbejder inden for membranteknologi, en membran som det område, der adskiller to faser. I denne henseende kan membraner være gasformige, flydende, faste eller en kombination af disse tre tilstande. Begrebet "areal" i denne definition bruges i stedet for det sædvanlige begreb "overfladegrænse". Samtidig bør interfasegrænserne for to ikke-blandbare væsker, gas og væske, gas og fast, ikke betragtes som membraner. Hver forsker har som regel sin egen idé om membranen. I denne sammenhæng er det vanskeligt at give en præcis og fuldstændig definition af en membran, der dækker alle dens aspekter. Det bliver dog lettere at give en sådan definition, hvis vi begrænser os til kun syntetiske strukturer. I sin mest generelle forstand tjener en syntetisk membran som en grænse, der adskiller to faser og begrænser overførslen af forskellige stoffer fra den ene fase til den anden på en bestemt måde.
Membraner kan bestå af en række forskellige materialer og have forskellige strukturer. Membraner kan være homogene eller heterogene, symmetriske eller asymmetriske i struktur, kan være "neutrale", kun lede negative eller kun positive ladninger, eller begge dele. Masseoverførsel over en membran kan være forårsaget af diffusion eller konvektiv strømning, som er forårsaget af gradienter af hydrostatisk tryk, temperatur, kemisk eller elektrokemisk potentiale. Mange materialer er faktisk membraner, såsom beskyttende belægninger og emballage. Alle materialer, der fungerer som membraner, har én ting til fælles: de begrænser passagen af forskellige kemikalier gennem membranen på en nøje defineret måde.
Eduard Buchner blev født den 20. maj 1860 i München (Tyskland) i en familie af arvelige videnskabsmænd, der stammer fra Bayerns Schwaben. Hans far, Ernst Buchner (1812-1872), var professor i retsmedicin, tilrettelægger og redaktør af Munich Medical Weekly. Den store videnskabelige organisatoriske arbejdsbyrde forhindrede ham dog ikke i at blive gift tre gange. Fra det tredje ægteskab med Frederica Martin, datter af en kasserer, blev der født to sønner - Hans i 1850 og Eduard, efter hans far Hans død, som senere blev en berømt hygiejniker og epidemiolog, ifølge Eduard, "gjorde det umulige for at jeg kan få en uddannelse.” Enestående venskab, gensidig støtte og videnskabeligt samarbejde forener brødrene gennem hele deres liv.
Efter at have bestået studentereksamen i 1877 på München Real Gymnasium, tjente Eduard i feltartilleriregimentet som frivillig etårig elev. "Han var en soldat i krop og sjæl," skrev K. Harries om ham. Dette var sandt både bogstaveligt og billedligt - han var altid en fighter, der overvandt alle vanskeligheder med at nå sit mål alle hans hobbyer Efter at have gået ind i det kemiske laboratorium på den højere polytekniske skole, helligede sig Buchner sig fuldstændigt til studiet af kemi under vejledning af E. Erlenmeyer, men begrænsede økonomiske forhold tvang ham til snart at afbryde sit arbejde og gå ind i konservesfabrikken , fabrikken blev flyttet til Mainz, og Buchner forlod München var ikke længere sporløst for ham, her udforskede han muligheden for at stifte bekendtskab med det område, der senere blev hele hans livs hovedværk. - kemien i fermenteringsproduktionen.
Buchner var først i stand til at genoptage sine forskningsaktiviteter i 1884, da han kom ind i laboratoriet hos den berømte A. Bayer ved universitetet i München og samtidig Institut for Plantefysiologi, ledet af K. Nägeli. Her gennemførte han i laboratoriet ledet af Buchners bror, Hans, en undersøgelse "Om oxygens indflydelse på gæring", som følge af den anden, i modsætning til L. Pasteur, kom til den konklusion, at oxygen ikke påvirker gæring.
I disse år mødte Buchner G. Peschmann og T. Curtius. Sidstnævnte, som snart blev Buchners nærmeste ven og kollega, inviterede ham et semester til Erlanger, til det kemiske laboratorium, hvis leder han blev leder af O. Fischer. Curtius dybe indflydelse afspejlede sig i, at det var fra ham, at Buchner modtog sin kærlighed og evner til en forsker's omhyggelige arbejde. I 1888 Buchner blev læge, og i 1891 tog han stilling som privatdozent ved universitetet i München. I 1893 Buchner. på Curtius' opfordring fulgte han ham til Kiel, hvor han 1895 blev professor. Et år senere inviterede Peschmann ham til at tiltræde den ledige stilling som ekstraordinær professor ved universitetet i Tübingen, hvor Buchner udførte og udgav i 1897 værket "Alkoholisk gæring uden gærceller." Den efterfølgende udvikling af dette emne på Berlin Agricultural School, hvor han i 1898 blev inviteret til stillingen som professor i generel kemi, bragte hurtigt Buchner anerkendelse i den videnskabelige verden. I 1905 blev han tildelt J. Liebig-guldmedaljen, uddelt af Society of German Chemists. I 1907 blev Buchner tildelt Nobelprisen "for biokemisk forskning og for opdagelsen af cellefri fermentering."
Intens forskningsaktivitet, hyppige rejser og et liv rigt på hobbyer var tilsyneladende årsagen til, at Buchner først i en alder af 40 år i 1900 giftede sig med Lotte Stahl, datter af en Tübingen-matematiker. Fra dette ægteskab havde han to sønner og en datter.
Buchner boede i Berlin i 11 år. I 1909 blev han i forbindelse med Ladenburgs afgang tilbudt en stol i Breslau (nu Wroclaw). I 1911 blev han leder af afdelingen ved det kemiske institut i Würzburg, hvor han ifølge Harry "følte sig særligt hjemme." Buchner var en mand med et usædvanligt livligt og hjertevarmt gemyt. Disse karaktertræk tiltrak uvægerligt talrige og loyale venner til ham og bidrog til skabelsen af et glædeligt og lykkeligt miljø i hans familie. En stor interesse for politik (Buchner var en ivrig tilhænger af Bismarck) blev kombineret med en kærlighed til kunst. I sin ungdom en ortodoks tilslutning til katolicismen, men i en alder af 40, en fuldstændig bevidst overgang til protestantisme, en lidenskabelig interesse for jagt og bjergbestigning (han besteg omkring hundrede bjergtoppe!) - alt dette var gennemsyret af en særlig kærlighed til kampen mod vanskeligheder, en hang til eventyr. Enestående hukommelse og livlig fantasi, mod, hjertelighed - det er de karakteristiske træk ved Buchner, bevaret i hans venners og samarbejdspartneres hukommelse. Da den første verdenskrig begyndte, blev den 54-årige kaptajn Buchner født den 11. august 1914. Meldte sig til hæren. Allerede i december blev han tildelt jernkorset, og i januar 1916 blev han forfremmet til rang af major. I februar blev Buchner kaldt fra fronten til Würzburg for at fortsætte sine videnskabelige og undervisningsmæssige aktiviteter, men i juni 1917 vendte han tilbage til fronten. Den 11. august, i Rumænien (nær Focsani), blev Buchner dødeligt såret. Han døde den 12. august 1917 og blev der begravet på broderkirkegården.
Buchners videnskabelige aktivitet kan opdeles i to områder: forskning inden for organisk kemi; udvikling af en metode til cellefri fermentering, undersøgelse af biokemien i en række fermenteringer og enzymkomplekset af gærceller.
Hovedtemaet for den første forskningslinje udført med Curtius var undersøgelsen af reaktioner mellem diazoeddikesyreestere og umættede forbindelser estere og estere af acetylencarboxylsyre på den ene side og med benzen og dets homologer på den anden side. Hvis forfatterne i den første fase af disse undersøgelser kun var i stand til at isolere sekundære produkter af interaktionen mellem estere, så var de senere i stand til at isolere i ren form det primære produkt, som indeholdt nitrogenet fra diazoeddikesyreesteren - pyrazolincarboxylsyreester .
Grunden til, at man begyndte at forske i fermenteringens biokemi, var observationen af Hans Buchner, som i 1890 opdagede, at proteinstoffer kunne udvindes fra mange bakterier ved passende behandling. Injiceres under huden på dyr, forårsager det en inflammatorisk proces, men tjener som beskyttelse mod infektioner. Bekræftelse er R. Kochs tuberkulin, opnået af ham ved at udvinde bakteriemasse.
I forbindelse med behovet for at opfinde en metode til konservering af mikrobielle celleekstrakter, blandt hvilke, som Buchner viste i 1893, ølgærsaft viste sig at være den mest bekvemme, blev der i detaljer udviklet en metode til at opnå steril cellefri gærsaft. For at sikre, at saften ikke rådner, foreslog Hans Buchner den sædvanlige sukkerkonservering. Under sin ferie i Tübingen opdagede E. Buchner typiske tegn på gæring i en cellefri sukkerblanding og forstod straks den enorme generelle biologiske betydning af det opdagede faktum. Intet undgik hans opmærksomhed. Et nysgerrigt sind og videnskabelig intuition foreslog ham muligheden for endelig at finde ud af sandheden i den dybt fundamentale debat mellem Liebig og Pasteur om årsagen bag en så kompleks proces som fermentering.
Efterfølgende undersøgelser af Buchner og hans kolleger førte til den konklusion, at det var muligt at reproducere fermenteringen af forskellige sukkerarter i fravær af en levende organisme ved at bruge "produktet af transformationen af proteinlegemerne i protoplasma, som er et kemisk stof uden stofskifte." Bukhner kaldte dette stof "zimaza" ved at bruge P. Veshans udtryk. Yderligere arbejde (i samarbejde med J. Meisenheimer) afslørede også muligheden for at reproducere mælke- og eddikesyrefermentering ved hjælp af "mælkesyrebakteriel zymase" og "alkoholoxiderende enzym" isoleret fra bakterieceller.
Buchners opdagelse forårsagede en stærk reaktion i videnskabelige og filosofiske kredse. Det svarede ikke til almindeligt accepterede ideer, ifølge hvilke gæring kun kunne være resultatet af en fuldgyldig levende organismes vitale aktivitet. Buchners forskning blev kritiseret for hans påståede metodologiske unøjagtigheder. Til gengæld var Buchners teoretiske konklusioner genstand for skarp kritik fra neovitalister, som intensiverede deres aktivitet i slutningen af det 19. århundrede. Men tilliden til hans retfærdighed, mod og enestående vedholdenhed i at nå sit mål gjorde det muligt for Buchner overbevisende at bevise upåklageligheden og den videnskabelige betydning af hans opdagelse. Det er derfor ikke tilfældigt, at Buchners forskning hurtigt fik stor ros, og hans videnskabelige autoritet blev bredt anerkendt. Allerede før han blev tildelt Nobelprisen i 1907, blev Buchner enstemmigt valgt til formand for German Chemical Society i 1904. Dette blev efterfulgt af hans valg som et tilsvarende medlem af Bolognas Videnskabsakademi. Han blev inviteret til Paris og Wien for at holde et særligt kursus med forelæsninger om fermenteringskemi. Han trådte ind i videnskabshistorien som en forsker, der ifølge lederen af Nobelkomitéen for Kemi G. Söderbaum "trak en afgrænsning mellem to forskellige epoker, hvilket indikerer retningen mod udviklingen af en ny fase i gæringshistorien kemi."
LITTERATUR
1. Les Prix Nobel en 1907. Stockholm, 1908.
2. S. Harrys. Chem. Ztg., 41, 753 (1917).
3. S. Harrys. Ber. Dtsch. Ges., 50, 1843 (1918).
4. Dtsch. biografi. Jahrb. 1917-1920, Berlin - Leipzig, 1928.
, Kongeriget Bayern
Under Første Verdenskrig tjente Buchner på et felthospital i Rumænien med rang som major. Han blev såret den 3. august 1917 og døde af disse sår ni dage senere i München i en alder af 57 år.
Skriv en anmeldelse af artiklen "Buchner, Eduard"
Links
- (Engelsk)
| Dette er et udkast til en artikel om en kemiker. Du kan hjælpe projektet ved at tilføje til det. |
Uddrag, der karakteriserer Buchner, Eduard
– Dieu, quelle virulente sortie [Åh! hvilket grusomt angreb!] - svarede slet ikke flov over et sådant møde, prinsen, der trådte ind, i broderet hofuniform, i strømper, sko, med stjerner, med et lyst udtryk i sit flade ansigt. Han talte i det raffinerede franske sprog, hvor vores bedstefædre ikke blot talte, men også tænkte, og med de stille, nedladende intonationer, som er karakteristiske for en betydningsfuld person, der er blevet gammel i verden og ved hoffet. Han gik hen til Anna Pavlovna, kyssede hendes hånd, tilbød hende sit parfumerede og skinnende skaldede hoved og satte sig roligt på sofaen.– Avant tout dites moi, comment vous allez, chere amie? [Fortæl mig først og fremmest, hvordan er dit helbred?] Berolig din ven,” sagde han uden at ændre stemmen og i en tone, hvor ligegyldighed og endda hån skinnede igennem på grund af anstændighed og sympati.
– Hvordan kan man være sund... når man lider moralsk? Er det muligt at forblive rolig i vores tid, når en person har følelser? - sagde Anna Pavlovna. – Du er hos mig hele aftenen, håber jeg?
– Hvad med den engelske udsendings ferie? Det er onsdag. "Jeg har brug for at vise mig selv der," sagde prinsen. "Min datter vil samle mig op og tage mig."
– Jeg troede, at den nuværende ferie var aflyst. Je vous avoue que toutes ces fetes et tous ces feux d "kunstværk, der påbegyndes en devenir insipides. [Jeg indrømmer, alle disse ferier og fyrværkeri er ved at blive uudholdelige.]
"Hvis de vidste, at du ville dette, ville ferien blive aflyst," sagde prinsen af vane, som et afviklet ur, og sagde ting, han ikke ønskede at blive troet på.
- Ne me tourmentez pas. Eh bien, qu"a t on decide par rapport a la depeche de Novosiizoff? Vous savez tout. [Plage mig ikke. Nå, hvad besluttede du i anledning af Novosiltsovs udsendelse? Du ved alt.]
- Hvordan kan jeg fortælle dig det? - sagde prinsen i en kold, kedelig tone. - Qu "a t on decide? On a decide que Buonaparte a brule ses vaisseaux, et je crois que nous sommes en train de bruler les notres. [Hvad besluttede de? De besluttede, at Bonaparte brændte hans skibe; og vi også, ser det ud til at , er klar til at brænde vores.] - Prins Vasily talte altid dovent, som en skuespiller, der talte rollen som et gammelt skuespil, tværtimod, på trods af sine fyrre år, var fuld af animation og impulser.
Takket være sin broder Hans hjælp kunne B. i 1884 genoptage sine studier. Kort efter modtog han et treårigt stipendium. Han studerede kemi hos Adolf von Baeyer ved Universitetet i München og botanik hos Karl von Nägeli ved Botanikinstituttet. Videnskabsmandens bror, Hans Buchner, som senere blev en berømt specialist i hygiejne og bakteriologi, arbejdede på dette institut. B. begyndte at forske i processen med alkoholisk gæring under hans ledelse. I 1885 udgav han sin første artikel om virkningen af ilt på gæringsprocessen. De af B. udførte Forsøg tilbageviste det dengang herskende Synspunkt, som ogsaa var af Louis Pasteur, at Gæring ikke kan finde sted i Tilstedeværelse af Ilt.
1888 fik B. sin doktorgrad, og to år senere blev han efter en kort periode i Erlangen Bayers assistent. I 1891 blev B. udnævnt til privatdozent (freelancelærer) ved universitetet i München. Med private donationer leveret af Bayer grundlagde B. et lille laboratorium, hvor han fortsatte forskningen inden for fermenteringskemi. I 1893 forlod han München og ledede sektionen for analytisk kemi ved universitetet i Kiel, og i 1895 blev han professor ved dette universitet. Året efter underviste B. i analytisk kemi og farmakologi ved universitetet i Tübingen. I 1898 blev han valgt til professor i generel kemi ved den højere landbrugsskole i Berlin og udnævnt til direktør for Instituttet for industriel anvendelse af fermenteringsprocesser.
I 1893, da B. begyndte at søge efter aktive stoffer, der fremmer gæringen, herskede to konkurrerende teorier om gæring. Ifølge den mekanistiske teori skaber gær, ved konstant at nedbrydes til en flydende tilstand, en kemisk stress, der får sukkermolekyler til at nedbrydes. I overensstemmelse med dette synspunkt var alkoholisk gæring, om end kompleks, men generelt en almindelig kemisk reaktion. Denne teori modsatte vitalisterne, der ligesom Louis Pasteur mente, at levende celler indeholdt et bestemt livsvigtigt stof, der var "ansvarligt" for gæring. Efter deres mening, uden en "vital", selvom endnu uopdaget, komponent i levende celler, kunne kemiske stoffer alene ikke forårsage gæringsprocessen. Selvom tilhængere af den mekanistiske teori har vist, at stoffer, der findes i levende celler, kan syntetiseres, har ingen endnu været i stand til at isolere stoffet, der fremmer fermentering eller fremkalde denne proces i ikke-levende stoffer.
Opmuntret af sin bror besluttede B. at finde det aktive stof ved at få rene prøver af gærcellernes indre væske. Ved at bruge metoden foreslået af hans brors assistent Martin Gan knuste B. gær i en morter sammen med sand og jord, og undgik således de ødelæggende virkninger af høje temperaturer og uden at bruge opløsningsmidler, der forvrængede resultaterne opnået af hans forgængere. Det cellulære stof presset ud i gaze under trykfrigivet væske. B. foreslog, at denne væske er i stand til at forårsage gæring. Senere, da han og Hahn forsøgte at bevare denne væske ved at tilsætte en koncentreret opløsning af saccharose, blev der frigivet kuldioxid. Dette var forbløffende, for selvom gærcellerne var døde, var det tydeligt, at noget i væsken, de udskilte, havde forårsaget gæringen. B. antog, at det aktive stof er et enzym eller enzym, som han kaldte zymase. Hans opdagelse betød, at gæringen sker som følge af enzymets kemiske aktivitet både i og uden for gærcellen, og ikke under påvirkning af den såkaldte livskraft.
B.s værk, "On Alcoholic Fermentation without Yeast Cells", udgivet i 1897, vakte kontroverser blandt hans videnskabskolleger, og i de efterfølgende år brugte B. meget tid på at indsamle fakta til støtte for sine teorier. I 1902 udgav han endnu en 15-siders artikel, hvori han forklarede og forsvarede dette arbejde, samt flere andre, hvor han skitserede resultaterne af sin forskning om gærens kemiske virkning på mælkesukker.
I 1907 blev B. tildelt Nobelprisen i kemi "for sit forskningsarbejde i biologisk kemi og opdagelsen af ekstracellulær fermentering." På grund af kong Oscar II af Sveriges død blev prisoverrækkelsen udskudt, men i en skriftlig præsentation på vegne af Det Kongelige Svenske Videnskabsakademi opsummerede K. A. H. Mörner de modstridende synspunkter om gæringsprocessen, som B.s forskning satte en ende på. "Så længe gæring blev betragtet som et udtryk for liv," skrev Merner, "var der lidt håb om at kunne trænge dybere ind i problemet med forløbet af denne proces." Derfor ”opstod der en sensation, da B. kunne vise, at alkoholisk gæring kan være forårsaget af saft isoleret fra gærceller, der ikke indeholder levende celler... Områder, som hidtil var utilgængelige, blev nu genstand for kemisk forskning, og nye dem, der åbnede op for kemividenskab, hidtil usete udsigter."
I sit Nobelforedrag beskrev B. sine opdagelser og hyldede sine forgængere og kolleger. "Vi bliver mere og mere overbeviste om, at plante- og dyreceller er som kemiske fabrikker," sagde han, "hvor forskellige produkter produceres i forskellige værksteder. Enzymer i dem fungerer som kontroller. Vores viden om disse vigtigste dele af levende stof er konstant stigende. Og selvom vi måske stadig har lang vej at gå, kommer vi tættere på det skridt for skridt.”
To år efter at have modtaget Nobelprisen gik B. på arbejde på universitetet i Breslau (nu Wroclaw, Polen), hvor han blev leder af afdelingen for fysiologisk kemi. Hans sidste akademiske ansættelse var ved universitetet i Würzburg i 1911. Med udbruddet af Første Verdenskrig trådte B. frivilligt i militærtjeneste. I 1917, mens han arbejdede som hovedlæge på et felthospital i Rumænien, blev han såret af granatsplinter og døde i Focsani den 13. august og overlevede sin kone Lota (Stahl) Buchner, datter af en matematiker fra Tübingen. Fra dette ægteskab, indgået i 1900, fik de to sønner og en datter.
Edward Buchner(1860-1917) begyndte forskning i processen med alkoholisk gæring under vejledning af sin videnskabsmandsbror, Hans Buchner.
I 1885 udgav han sit den første artikel om effekten af ilt på gæringsprocessen. Færdig E. Bukhner eksperimenter tilbageviste det på det tidspunkt herskende synspunkt, som blev holdt af Louis Pasteur at gæringen ikke kan finde sted i nærværelse af ilt.
I 1893, da Edward Buchner begyndte søgen efter aktive stoffer, der fremmer gæring, sejrede to konkurrerende teorier om gæring. Ifølge mekanistisk teori, gær, der konstant nedbrydes til en flydende tilstand, skaber en kemisk stress, der får sukkermolekylerne til at nedbrydes. I overensstemmelse med dette synspunkt var alkoholisk gæring, om end kompleks, men generelt en almindelig kemisk reaktion. Denne teori modsatte vitalister, som f.eks Louis Pasteur, mente, at levende celler indeholdt et bestemt livsvigtigt stof, som var "ansvarligt" for gæring. Efter deres mening, uden en "vital", selvom endnu uopdaget, komponent i levende celler, kunne kemiske stoffer alene ikke forårsage gæringsprocessen. Selvom tilhængere af den mekanistiske teori har vist, at stoffer, der findes i levende celler, kan syntetiseres, har ingen endnu været i stand til at isolere stoffet, der fremmer fermentering eller fremkalde denne proces i ikke-levende stoffer.
Opmuntret af sin bror, Edward Buchner besluttede at finde det aktive stof ved at få rene prøver af gærcellernes indre væske. Ved at bruge metoden foreslået af hans brors assistent Martin Gan, knuste han gær i en morter sammen med sand og jord, og undgik dermed de ødelæggende virkninger af høje temperaturer og uden at bruge opløsningsmidler, der fordrejede resultaterne opnået af hans forgængere. Det cellulære stof presset ud i gaze under trykfrigivet væske. Han foreslog, at denne væske kunne forårsage gæring. Senere dog da han og hans assistent Martin Gan Jeg forsøgte at bevare denne væske ved at tilføje en koncentreret opløsning af saccharose, kuldioxid blev frigivet. Dette var forbløffende, for selvom gærcellerne var døde, var det tydeligt, at noget i væsken, de udskilte, havde forårsaget 
gæring. Edward Buchner hypotese, at det aktive stof var et enzym eller enzym, som han kaldte om vinteren. Hans opdagelse betød, at gæringen sker som følge af enzymets kemiske aktivitet både i og uden for gærcellen, og ikke under påvirkning af den såkaldte livskraft.
Udgivet i 1897, værket " Om alkoholisk gæring uden deltagelse af gærceller"skabte kontrovers blandt sine videnskabskolleger og i de efterfølgende år Edward Buchner brugte meget tid på at indsamle fakta for at understøtte hans teori.
I 1902 udgav han endnu en 15-siders artikel, hvori han forklarede og forsvarede dette arbejde, samt flere andre, hvor han skitserede resultaterne af sin forskning om gærens kemiske virkning på mælkesukker.
I 1907 Edward Buchner blev tildelt Nobelprisen i kemi"for hans forskningsarbejde i biologisk kemi og hans opdagelse af ekstracellulær fermentering."
På grund af kong Oscar II af Sveriges død, blev prisoverrækkelsen dog udskudt i et skriftligt indlæg på vegne af Det Kongelige Svenske Videnskabsakademi, K. A. X. Merner opsummerede de modstridende synspunkter om gæringsprocessen, som blev bragt til ophør af Buchner forskning. "Så længe gæring blev betragtet som et udtryk for liv," skrev Merner"Der var lidt håb om at kunne trænge dybere ind i problemet med, hvordan denne proces forløber." Det er derfor, "der var en sensation, hvornår Buchner var det muligt at vise, at alkoholisk gæring kan være forårsaget af saft isoleret fra gærceller, der ikke indeholder levende celler... Områder, der hidtil var utilgængelige, er nu blevet genstand for kemisk forskning, og nye, hidtil hidtil usete udsigter er åbnet for kemisk videnskab."
I Nobelforedraget Edward Buchner beskrev sine opdagelser og hyldede sine forgængere og kolleger. "Vi bliver mere og mere overbeviste om, at plante- og dyreceller er som kemiske fabrikker," sagde han, "hvor forskellige produkter produceres i forskellige værksteder. Enzymer i dem fungerer som kontroller. Vores viden om disse vigtigste dele af levende stof er konstant stigende. Og selvom vi måske stadig har lang vej at gå, kommer vi tættere på det skridt for skridt.”
Yderligere udvikling af Buchner-brødrenes eksperimenter førte til undersøgelsen af gæringsprocessen af en engelsk kemiker Arthur Garden.
Nogle videnskabsmænd troede stadig, at gæring var resultatet af virkningen af en mystisk "vital kraft" på den levende celle, men i 1904 A. Gardena Det blev tydeligt, at gæring er et sæt kemiske processer. For at bekræfte sin hypotese forberedte han et zymasepræparat og filtrerede det under højt tryk gennem porøst porcelæn imprægneret med gelatine. Han opdagede, at enzymet zymase består af to komponenter, hvoraf den ene passerer gennem et sådant filter, og den anden ikke. Arthur Garden fandt også ud af, at gæringen stoppede, da han fjernede enhver komponent fra gærekstrakten. Dette var det første bevis på, at en enzymkomponent krævede tilstedeværelsen af en anden for at fungere effektivt. Han forlod navnet "zymase" for den ene komponent og begyndte at kalde den anden komponent (eller coenzym) kosimase. Efterfølgende opdagede han, at zymase er et protein, mens cosimase ikke er et protein (et stof af ikke-protein natur).
I 1905 Arthur Garden gjorde sin anden fundamentale opdagelse: Fermenteringsprocessen kræver tilstedeværelsen af fosfat, bestående af et fosforatom og fire oxygenatomer. Han bemærkede, at nedbrydningshastigheden af sukkermolekylet og dannelsen af kuldioxid og alkohol langsomt falder over tid. Men da han tilsatte fosfat til opløsningen, steg fermenteringsaktiviteten dramatisk. Baseret på disse observationer konkluderede Garden, at fosfatmolekyler binder til sukkermolekyler, hvilket skaber betingelserne for enzymatisk induktion af fermentering. Desuden opdagede han, at fosfat, adskilt fra reaktionsprodukterne, forbliver frit som et resultat af en kompleks kæde af transformationer.
I 1929 Arthur Garden sammen med Hans von Euler-Helpin blev tildelt Nobelprisen i kemi « for hans forskning i fermentering af sukker og gæringsenzymer."