O echipă de chimiști a reușit să producă hidrogen din firimituri

Chimiștii au produs hidrogen din firimituri. Firimiturile provenite din risipa alimentară ar putea înlocui combustibilii fosili ca sursă de hidrogen într-una dintre cele mai utilizate reacții din industria chimică, arată un studiu recent.

Chimiștii au produs hidrogen din firimituri. Procesul combină fermentația bacteriană cu cataliza metalică pentru a transforma deșeurile alimentare în compuși chimici valoroși. Analizele indică faptul că metoda este, per total, carbon-negativă, sugerând un posibil pas important către o industrie chimică mai sustenabilă.

• Ce a dezvăluit una dintre cele mai detaliate analize de până acum cu mostrele de pe…
• Mit sau adevăr: De ce nu este bine să mănânci stând în picioare?

Studiul a fost publicat în revista Nature Chemistry.

O uriașă nevoie de hidrogen

Hidrogenarea este o reacție esențială în producția de alimente, plastic și medicamente, însă hidrogenul utilizat provine în mare parte din combustibili fosili, printr-un proces poluant și consumator de energie, care generează cantități mari de dioxid de carbon. Din acest motiv, găsirea unor alternative mai „verzi” este o prioritate.

Cercetătorii au explorat o soluție inspirată din natură. Multe bacterii produc hidrogen în mod natural în absența oxigenului, eliberându-l în mediul înconjurător. Ideea a fost de a integra acest hidrogen biologic într-un sistem chimic compatibil, eliminând astfel nevoia de combustibili fosili, scrie Live Science.

„Principala provocare a fost găsirea unui catalizator care să funcționeze într-un sistem viu, în apă, la temperaturi moderate și fără a afecta celulele. A trebuit să echilibrăm ambele componente: un catalizator stabil într-un mediu biologic complex și microorganisme care să rămână active”, a explicat Stephen Wallace.

Echipa a cultivat bacterii E. coli într-un mediu cu glucoză, adăugând un catalizator pe bază de paladiu. În condiții fără oxigen, reacția a avut loc la 37°C timp de 24 de ore, obținându-se produsul dorit cu un randament de 94%.

„Celula produce hidrogen, iar acesta, imediat ce difuzează în exterior, intră în contact cu catalizatorul metalic, care finalizează reacția”, explică biotehnologul Simone Morra.

Chimiștii au produs hidrogen din firimituri. Cum au reușit?

Pentru a face procesul mai sustenabil, cercetătorii au înlocuit glucoza cu o sursă mai ieftină: resturi de pâine. Enzimele microbiene au descompus carbohidrații complecși din firimituri în glucoză, care a fost apoi utilizată de bacterii pentru a produce hidrogen.

Mai mult, unele tulpini de E. coli au fost modificate genetic pentru a produce direct compușii necesari reacției. „Este o abordare genială. Practic, folosesc capacitatea celulară de sinteză pentru a genera orice substrat necesar”, spune Morra.

Rezultatele arată o reducere de trei ori a emisiilor de gaze cu efect de seră față de metodele bazate pe combustibili fosili. În cazul utilizării firimiturilor de pâine, impactul asupra încălzirii globale a scăzut cu peste 135%, ceea ce indică un bilanț carbon-negativ.

Cercetătorii lucrează acum la extinderea tipurilor de reacții posibile și la utilizarea altor forme de deșeuri biologice. Deși metoda încă nu este la fel de eficientă ca procesele industriale actuale, ea demonstrează o abordare complet nouă.

„În prezent funcționează cel mai bine pentru molecule mai simple. Pentru a deveni viabilă industrial, trebuie să îmbunătățim eficiența, să extindem sistemul biologic și să dezvoltăm catalizatori mai stabili și mai accesibili”, spune Wallace.

Vă recomandăm să citiți și:

O studentă la chimie a dezvoltat oja transparentă care transformă unghia într-un stylus pentru ecrane tactile

Cercetătorii au descoperit cum să refolosim cojile de alune

O metodă inovatoare folosește bacterii pentru a transforma sticlele de plastic într-un medicament pentru tratarea bolii Parkinson

Un acid din struguri ar putea ajuta la reciclarea metalelor din baterii