Nieuw onderzoek van de Kyushu-universiteit in Japan zou op een dag kunnen helpen om mensen die buiten de aarde leven, te voorzien van een aantal van de voedingsstoffen die ze nodig hebben om in de ruimte te overleven of zelfs aanwijzingen geven over hoe het leven begon.

Onderzoekers van het International Institute for Carbon-Neutral Energy Research rapporteerden een nieuw proces waarbij elektriciteit wordt gebruikt om de efficiënte synthese van aminozuren aan te drijven, de deur openen voor een eenvoudigere en minder hulpbronnenintensieve productie van deze belangrijke componenten voor het leven.

Behalve dat het de basisbouwstenen van eiwitten zijn, aminozuren zijn ook betrokken bij verschillende functionele materialen zoals toevoegingsmiddelen, smaakversterkers, en geneesmiddelen.

Echter, de meeste huidige methoden voor het kunstmatig produceren van aminozuren zijn gebaseerd op fermentatie met behulp van microben, een proces dat veel tijd en middelen kost, waardoor het onpraktisch is voor de productie van deze essentiële voedingsstoffen in omstandigheden met beperkte ruimte en beperkte middelen.

Dus, onderzoekers hebben gezocht naar efficiënte productiemethoden aangedreven door elektriciteit, die kan worden opgewekt uit hernieuwbare bronnen, maar tot dusverre hebben pogingen geleid tot het gebruik van elektroden van giftig lood of kwik of duur platina, wat resulteerde in een lage efficiëntie en selectiviteit.

Takashi Fukushima en Miho Yamauchi rapporteren nu in Chemische communicatie dat ze erin slaagden verschillende soorten aminozuren efficiënt te synthetiseren met behulp van overvloedige materialen.

"De algemene reactie is eenvoudig, maar we hadden de juiste combinatie van uitgangsmaterialen en katalysator nodig om het echt te laten werken zonder afhankelijk te zijn van zeldzame materialen, ' zegt Yamauchi.

De onderzoekers kozen voor een combinatie van titaniumdioxide als elektrokatalysator en een organisch zuur, alfa-ketozuur genaamd, als het belangrijkste bronmateriaal. Titaandioxide is overvloedig beschikbaar op aarde, en alfa-ketozuur kan gemakkelijk worden gewonnen uit houtachtige biomassa.

Het plaatsen van het alfa-ketozuur en een stikstofbron, zoals ammoniak of hydroxylamine, in een oplossing op waterbasis en er elektriciteit doorheen laten lopen met behulp van twee elektroden, een daarvan was titaandioxide, leidde tot de synthese van zeven aminozuren:alanine, glycine, asparaginezuur, glutaminezuur, leucine, fenylalanine, en tyrosine - met een hoge efficiëntie en hoge selectiviteit, zelfs onder milde omstandigheden.

Waterstof, die ook nodig is als onderdeel van de reactie, werd tijdens het proces gegenereerd als een natuurlijk resultaat van het laten lopen van elektriciteit tussen elektroden in water.

Naast het aantonen van de reactie, de onderzoekers bouwden ook een stroomreactor die de aminozuren continu elektrochemisch kan synthetiseren, het aangeven van de mogelijkheden voor opschaling van de productie in de toekomst.

"We hopen dat onze aanpak nuttige aanwijzingen zal opleveren voor de toekomstige constructie van kunstmatige koolstof- en stikstofcycli in de ruimte, ", zegt Yamauchi.

"Er wordt ook aangenomen dat elektrochemische processen een rol hebben gespeeld bij het ontstaan ​​van leven door fundamentele chemicaliën voor het leven te produceren via niet-biologische paden, dus onze bevindingen kunnen ook bijdragen aan de opheldering van het mysterie van de schepping van leven, " zij voegt toe.