Tecnologia Científica

Catalisando um mundo com zero de carbono ao coletar energia de células vivas
Na maioria das plantas, animais, fungos e bactérias, uma via chamada
Por Universidade de Nagoya - 12/11/2020


Os metabólitos do ciclo de Krebs caem na matéria-prima de carbono rico em energia. Crédito: Issey Takahashi

A crise ambiental iminente exige uma transição urgente para uma economia verde. Uma equipe de cientistas da Universidade de Nagoya, no Japão, liderada pelo professor Susumu Saito, descobriu recentemente uma maneira interessante de fazer isso acontecer - aproveitando uma importante via metabólica nas células vivas. Seu objetivo era transformar os produtos com baixo consumo de energia em produtos biorenováveis ​​que podem potencialmente abastecer o nosso mundo de maneira sustentável.

Na maioria das plantas, animais, fungos e bactérias, uma via chamada "ciclo de Krebs" é responsável por fornecer combustível para as células desempenharem suas funções. Operando nas mitocôndrias, este ciclo acaba resultando na formação de compostos ricos em energia como NADH e FADH 2 (que são usados ​​para alimentar o organismo) e metabólitos deficientes em energia como C 4- , C 5- e C 6-ácidos policarboxílicos (PCAs). Recentemente, a ideia de modificar PCAs altamente funcionalizados em moléculas biorenováveis ​​foi explorada, restaurando as ligações carbono-hidrogênio (CH) que foram perdidas em sua criação. Isso precisaria que essas biomoléculas passassem por reações chamadas de "desidratação" e "redução", ou seja, a reversão do ciclo de Krebs - um processo complicado.

Em seu novo estudo publicado na Science Advances , o professor Saito e sua equipe aceitaram o desafio com o objetivo de encontrar um "catalisador" artificial, uma molécula que pudesse facilitar essa modificação. Eles se concentraram em um pré-catalisador poderoso e versátil denominado complexo fosfina-bipiridina-fosfina (PNNP) irídio (Ir) -bipiridil. Prof Saito diz, "Catalisador de metal ativo único como o catalisador (PNNP) Ir pode facilitar a hidrogenação e desidratação seletiva de matéria-prima de biomassa altamente funcionalizada (altamente oxidada e oxigenada) como os metabólitos do ciclo de Krebs."

Quando os cientistas testaram o uso deste pré-catalisador em C 4- , C 5- e C 6-ácidos policarboxílicos e outros metabólitos relevantes para as mitocôndrias, eles descobriram que as ligações CH foram incorporadas efetivamente aos metabólitos por meio de reações de hidrogenação e desidratação - um feito, de outra forma, muito difícil de alcançar. A restauração das ligações CH significa que compostos orgânicos ricos em energia podem ser gerados a partir de materiais pobres em energia que são abundantes na natureza. Além disso, as reações resultaram em compostos chamados "dióis" e "trióis", que são úteis como agentes umectantes e na construção de plásticos e outros polímeros. O único "resíduo" dessa reação é a água, o que nos dá uma fonte limpa de energia. Não apenas isso, esses processos complexos podem ocorrer em um "recipiente único", tornando esse processo eficiente.

O professor Saito e sua equipe estão otimistas de que suas pesquisas terão consequências importantes para um futuro centrado nas energias renováveis. Prof Saito diz: "Matérias-primas de carbono inúteis, como serragem e comida podre, contêm uma abóbada de diferentes ácidos carboxílicos e seus derivados potenciais. O catalisador molecular (PNNP) Ir pode ser usado para fazer materiais de emissão zero. Muitos plásticos e materiais poliméricos podem ser usados. produzido a partir de matéria-prima residual à base de biomassa usando os dióis e trióis obtidos no processo de hidrogenação. "

Com essas descobertas, uma sociedade mais verde e neutra em carbono certamente está à vista.

 

.
.

Leia mais a seguir