De dreigende milieucrisis vraagt ​​om een ​​dringende transitie naar een groene economie. Een team van wetenschappers van de Universiteit van Nagoya, Japan, onder leiding van professor Susumu Saito, heeft onlangs een interessante manier gevonden om dit mogelijk te maken - door gebruik te maken van een belangrijke metabole route in levende cellen. Hun doel was om de energiearme routeproducten om te zetten in bio-hernieuwbare producten die onze wereld mogelijk op een duurzame manier van energie kunnen voorzien.

In de meeste planten, dieren, schimmels, en bacteriën, een pad genaamd de "Krebs-cyclus" is verantwoordelijk voor het leveren van brandstof aan cellen om hun functies uit te voeren. Werkend in de mitochondriën, deze cyclus resulteert uiteindelijk in de vorming van zowel energierijke verbindingen als NADH en FADH ₂ (die worden gebruikt om het organisme van energie te voorzien) en energiearme metabolieten zoals C _4- , C _5- , en C _6- polycarbonzuren (PCA's). Onlangs, het idee van het modificeren van zeer gefunctionaliseerde PCA's in biorenewable moleculen is onderzocht, door de koolstof-waterstof (C-H) bindingen te herstellen die verloren zijn gegaan bij het maken ervan. Hiervoor zouden deze biomoleculen reacties moeten ondergaan die "uitdroging" en "reductie, " dat is, de omkering van de Krebs-cyclus - een ingewikkeld proces.

In hun nieuwe studie gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , Prof Saito en zijn team gingen de uitdaging aan door te streven naar een kunstmatige "katalysator, " een molecuul dat deze modificatie zou kunnen vergemakkelijken. Ze richtten zich op een krachtig, veelzijdige prekatalysator genaamd fosfine-bipyridine-fosfine (PNNP)iridium (Ir)-bipyridyl-complex. Prof Saito zegt, "Single-active-metal katalysator zoals de (PNNP) Ir-katalysator kan de selectieve hydrogenering en dehydratatie van zeer gefunctionaliseerde (sterk geoxideerde en geoxygeneerde) biomassa-grondstoffen zoals Krebs-cyclusmetabolieten vergemakkelijken."

Toen de wetenschappers het gebruik van deze prekatalysator op C . testten _4- , C _5- , en C _6- polycarbonzuren en andere mitochondria-relevante metabolieten, ze ontdekten dat de C-H-bindingen effectief in de metabolieten werden opgenomen via hydrogenerings- en dehydratatiereacties - een prestatie die anders erg moeilijk te bereiken was. Het herstel van C-H-bindingen betekent dat energierijke organische verbindingen kunnen worden gegenereerd uit energiearme materialen die overvloedig aanwezig zijn in de natuur. Bovendien, de reacties resulteerden in verbindingen genaamd "diolen" en "triolen, " die nuttig zijn als vochtinbrengende middelen en in de bouw van kunststoffen en andere polymeren. Het enige "afval"-product in deze reactie is water, ons een schone energiebron geeft. Niet alleen dit, deze complexe processen kunnen plaatsvinden in een "one-pot-manier, " dit proces efficiënt maken.

Prof Saito en zijn team zijn optimistisch dat hun onderzoek belangrijke gevolgen zal hebben voor een toekomst waarin hernieuwbare energie centraal staat. Prof Saito zegt, "Verspillende koolstofgrondstoffen zoals zaagsel en rot voedsel bevatten een schat aan verschillende carbonzuren en hun potentiële derivaten. De moleculaire (PNNP) Ir-katalysator kan worden gebruikt om emissievrije materialen te maken. Veel basisplastics en polymeermaterialen kunnen worden geproduceerd uit biomassa. op basis van verspillende grondstof met behulp van de diolen en triolen verkregen uit het hydrogeneringsproces."

Met deze bevindingen een groener, een meer CO2-neutrale samenleving is zeker in zicht.