L'imminente crisi ambientale richiede una transizione urgente verso un'economia verde. Un team di scienziati dell'Università di Nagoya, Giappone, guidato dal professor Susumu Saito, ha recentemente trovato un modo interessante per far sì che ciò accada, sfruttando un'importante via metabolica nelle cellule viventi. Il loro obiettivo era trasformare i prodotti del percorso poveri di energia in prodotti bio-rinnovabili che possono potenzialmente alimentare il nostro mondo in modo sostenibile.

Nella maggior parte delle piante, animali, fungo, e batteri, un percorso chiamato "ciclo di Krebs" è responsabile della fornitura di carburante alle cellule per svolgere le loro funzioni. Operando nei mitocondri, questo ciclo alla fine porta alla formazione di entrambi i composti ricchi di energia come NADH e FADH ₂ (che vengono utilizzati per alimentare l'organismo) e metaboliti carenti di energia come C _4- , C _5- , e C _6- acidi policarbossilici (PCA). Recentemente, è stata esplorata l'idea di modificare PCA altamente funzionalizzati in molecole biorinnovabili, ripristinando i legami carbonio-idrogeno (C-H) persi durante la loro creazione. Ciò richiederebbe che queste biomolecole subiscano reazioni chiamate "disidratazione" e "riduzione, " questo è, l'inversione del ciclo di Krebs, un processo complicato.

Nel loro nuovo studio pubblicato in Progressi scientifici , Il prof Saito e il suo team hanno raccolto la sfida puntando a trovare un "catalizzatore" artificiale " una molecola che potrebbe facilitare questa modifica. Si sono concentrati su un potente, precatalizzatore versatile chiamato complesso fosfina-bipiridina-fosfina (PNNP) iridio (Ir)-bipiridile. Il prof Saito dice, "Il catalizzatore a metallo singolo attivo come il catalizzatore (PNNP)Ir può facilitare l'idrogenazione selettiva e la disidratazione di materie prime di biomassa altamente funzionalizzate (altamente ossidate e ossigenate) come i metaboliti del ciclo di Krebs".

Quando gli scienziati hanno testato l'uso di questo precatalizzatore su C _4- , C _5- , e C _6- acidi policarbossilici e altri metaboliti rilevanti per i mitocondri, hanno scoperto che i legami C-H sono stati incorporati efficacemente nei metaboliti tramite reazioni di idrogenazione e disidratazione, un'impresa altrimenti molto difficile da raggiungere. Il ripristino dei legami C-H significa che i composti organici ricchi di energia possono essere generati da materiali poveri di energia che sono abbondanti in natura. Inoltre, le reazioni hanno portato a composti chiamati "dioli" e "trioli, " che sono utili come agenti idratanti e nella costruzione di plastiche e altri polimeri. L'unico prodotto "di scarto" in questa reazione è l'acqua, dandoci una fonte di energia pulita. Non solo questo, questi processi complessi potrebbero verificarsi in una "modalità one-pot, "rendendo efficiente questo processo.

Il prof Saito e il suo team sono ottimisti sul fatto che la loro ricerca avrà importanti conseguenze per un futuro incentrato sulle energie rinnovabili. Il prof Saito dice, "Le materie prime dispendiose di carbonio come la segatura e il cibo avariato contengono un deposito di diversi acidi carbossilici e dei loro potenziali derivati. Il catalizzatore molecolare (PNNP)Ir può essere utilizzato per produrre materiali a emissioni zero. Molte materie plastiche e materiali polimerici potrebbero essere prodotti dalla biomassa- materie prime dispendiose a base di dioli e trioli ottenuti dal processo di idrogenazione."

Con questi riscontri, un più verde, una società più neutra dal punto di vista del carbonio è sicuramente in vista.