Alcune materie prime sono limitate, non disponibili ed estraibili ovunque nel mondo, come stiamo diventando acutamente consapevoli in questo momento dall'esempio dei combustibili fossili e dell'aumento dei prezzi dell'energia. Le fonti di materie prime rinnovabili svolgeranno quindi un ruolo sempre più importante in futuro come fonti di energia, ma idealmente anche come fornitori di elementi costitutivi per sostanze chimiche e materiali più compatibili con l'ambiente.

Per utilizzare materie prime rinnovabili, come gli oli vegetali, per la produzione di prodotti chimici, devono essere prima lavorate e in alcuni casi convertite chimicamente. Nell'industria, questo processo è comunemente indicato come raffinazione. Finora erano necessari processi complessi per estrarre e separare le materie prime bio dalle cellule in cui venivano prodotte, prima che i materiali potessero essere aggiornati e ulteriormente lavorati.

Espansione del meccanismo naturale delle cellule

La ricercatrice di dottorato Natalie Schunck e il professor Stefan Mecking del Dipartimento di Chimica dell'Università di Costanza hanno ora aperto un modo per rendere molto più efficiente la fase di aggiornamento delle materie prime sostenibili. Sono riusciti a introdurre opportuni catalizzatori sintetici, sostanze che provocano le reazioni di potenziamento desiderate, nelle alghe unicellulari, in particolare nel sito in cui producono e immagazzinano i loro lipidi.

Nel loro recente articolo in Angewandte Chemie International Edition , i ricercatori descrivono come i catalizzatori sono stati trasportati con successo a destinazione. Inoltre, forniscono la prova che il catalizzatore che hanno utilizzato rimane stabile nei compartimenti lipidici delle cellule delle alghe e svolge lì il compito previsto:la conversione degli acidi grassi insaturi delle cellule delle alghe in elementi costitutivi modificati a catena lunga adatti per la produzione di prodotti chimici sostenibili.

"Introducendo i catalizzatori, siamo riusciti ad aggiungere una reazione chimica al macchinario delle alghe che non si verifica in natura ma è altamente rilevante per il miglioramento di oli e grassi nell'industria di lavorazione delle materie prime:la metatesi delle olefine. Le cellule delle alghe potrebbero così essere trasformate in piccole raffinerie", afferma Mecking.

Biossido di carbonio atmosferico vincolante

Le microalghe scelte da Schunck sono impegnative, perché possiedono una parete cellulare che deve essere superata. Per portare ancora di nascosto il suo catalizzatore a destinazione, la ricercatrice ha usato un trucco:ha accoppiato il catalizzatore a un colorante normalmente usato per colorare le riserve lipidiche delle cellule algali. In questo modo è stata in grado di garantire e anche di osservare che il catalizzatore raggiunge il suo obiettivo.

"Natalie Schunck è riuscita in questo lavoro sperimentale molto difficile grazie alle sue eccezionali qualità di ricercatrice. Questo progetto richiedeva una vasta esperienza in chimica e una solida conoscenza della biologia, che aveva entrambe acquisito nel programma di studio di scienze della vita", spiega Mecking.

I vantaggi decisivi di tali alghe sono evidenti:sono fotoautotrofe, utilizzano l'anidride carbonica atmosferica come fonte di carbonio e la luce solare come fonte di energia per la fotosintesi di composti chimici complessi, come i loro acidi grassi. Questo li rende candidati promettenti quando si tratta di trovare produttori di risorse rinnovabili.

"Espandendo lo spettro funzionale delle alghe, siamo ora un passo avanti verso il loro utilizzo a lungo termine come microfabbrica vivente per sostanze chimiche sostenibili", conclude Mecking. + Esplora ulteriormente

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