Una nuova ricerca dell'Università di Kyushu in Giappone potrebbe un giorno aiutare a fornire agli esseri umani che vivono lontano dalla Terra alcuni dei nutrienti di cui hanno bisogno per sopravvivere nello spazio o addirittura fornire indizi su come è iniziata la vita.

I ricercatori dell'International Institute for Carbon-Neutral Energy Research hanno riportato un nuovo processo che utilizza l'elettricità per guidare la sintesi efficiente degli amminoacidi, aprendo le porte a una produzione più semplice e meno dispendiosa in termini di risorse di questi componenti chiave per tutta la vita.

Oltre ad essere i mattoni di base delle proteine, gli amminoacidi sono anche coinvolti in vari materiali funzionali come additivi per mangimi, esaltatori di sapidità, e farmaceutici.

Però, la maggior parte dei metodi attuali per la produzione artificiale di amminoacidi si basa sulla fermentazione mediante microbi, un processo che richiede tempo e risorse, rendendo impraticabile la produzione di questi nutrienti vitali in condizioni di spazio e risorse limitate.

Così, i ricercatori hanno cercato metodi di produzione efficienti guidati dall'elettricità, che può essere generato da fonti rinnovabili, ma gli sforzi finora hanno utilizzato elettrodi di piombo tossico o mercurio o platino costoso e hanno portato a una bassa efficienza e selettività.

Takashi Fukushima e Miho Yamauchi ora riferiscono in Comunicazioni chimiche che sono riusciti a sintetizzare in modo efficiente diversi tipi di amminoacidi utilizzando materiali abbondanti.

"La reazione complessiva è semplice, ma avevamo bisogno della giusta combinazione di materiali di partenza e catalizzatore per farlo funzionare davvero senza fare affidamento su materiali rari, "dice Yamauchi.

I ricercatori hanno optato per una combinazione di biossido di titanio come elettrocatalizzatore e un acido organico chiamato acido alfa-cheto come materiale di partenza chiave. Il biossido di titanio è abbondantemente disponibile sulla Terra, e l'alfa-chetoacido può essere facilmente estratto dalla biomassa legnosa.

Posizionando l'alfa-chetoacido e una fonte di azoto, come ammoniaca o idrossilammina, in una soluzione a base d'acqua e facendo scorrere l'elettricità attraverso di essa utilizzando due elettrodi, uno dei quali era il biossido di titanio, ha portato alla sintesi di sette amminoacidi:alanina, glicina, acido aspartico, acido glutammico, leucina, fenilalanina, e tirosina, con alta efficienza e alta selettività anche in condizioni miti.

Idrogeno, che è anche necessario come parte della reazione, è stato generato durante il processo come risultato naturale del passaggio di elettricità tra gli elettrodi nell'acqua.

Oltre a dimostrare la reazione, i ricercatori hanno anche costruito un reattore a flusso in grado di sintetizzare elettrochimicamente gli amminoacidi in modo continuo, indicando le possibilità di aumentare la produzione in futuro.

"Speriamo che il nostro approccio fornisca indizi utili per la futura costruzione di cicli artificiali del carbonio e dell'azoto nello spazio, " commenta Yamauchi.

"Si ritiene che anche i processi elettrochimici abbiano avuto un ruolo nell'origine della vita producendo sostanze chimiche fondamentali per la vita attraverso percorsi non biologici, così le nostre scoperte possono anche contribuire alla delucidazione del mistero della creazione della vita, "aggiunge.