Катализируем мир с нулевым выбросом углерода за счет сбора энергии из живых клеток
Надвигающийся экологический кризис требует срочного перехода к зеленой экономике. Группа ученых из Университета Нагоя, Япония, под руководством профессора Сусуму Сайто, недавно нашла интересный способ добиться этого - задействуя важный метаболический путь в живых клетках. Их цель состояла в том, чтобы превратить продукты с низким энергопотреблением в биологические возобновляемые источники энергии, которые потенциально могут обеспечить устойчивое развитие нашего мира.
У большинства растений, животных, грибов и бактерий путь, называемый «циклом Кребса», отвечает за обеспечение клеток топливом для выполнения их функций. Работая в митохондриях, этот цикл в конечном итоге приводит к образованию как богатых энергией соединений, таких как NADH и FADH2 (которые используются для питания организма), так и метаболитов с дефицитом энергии, таких как C4-, C5- и C6-поликарбоновые кислоты (PCAs). ). Недавно была исследована идея модификации высокофункциональных PCA в биовозобновляемые молекулы путем восстановления связей углерод-водород (C-H), которые были потеряны при их создании. Для этого нужно, чтобы эти биомолекулы подверглись реакциям, называемым «дегидратация» и «восстановление», то есть обращению цикла Кребса - сложному процессу.
В своем новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, профессор Сайто и его команда приняли вызов, поставив перед собой цель найти искусственный «катализатор», молекулу, которая могла бы способствовать этой модификации. Они сосредоточились на мощном, универсальном предкатализаторе под названием «фосфин-бипиридин-фосфиновый (PNNP) иридий (Ir) -бипиридильный комплекс». Профессор Сайто говорит: «Катализатор с одним активным металлом, такой как (PNNP) Ir катализатор, может способствовать селективному гидрированию и дегидратации высокофункционального (сильно окисленного и насыщенного кислородом) сырья биомассы, такого как метаболиты цикла Кребса».
Когда ученые протестировали использование этого предкатализатора на C4-, C5- и C6-поликарбоновых кислотах и других метаболитах, имеющих отношение к митохондриям, они обнаружили, что связи CH эффективно включаются в метаболиты посредством реакций гидрогенизации и дегидратации - в противном случае - подвиг. очень сложно добиться. Восстановление связей C-H означает, что богатые энергией органические соединения могут быть получены из малоэнергетических материалов, которых много в природе. Более того, в результате реакций были получены соединения, называемые «диолами» и «триолами», которые используются в качестве увлажняющих агентов, а также в строительных пластиках и других полимерах. Единственным «ненужным» продуктом в этой реакции является вода, дающая нам чистый источник энергии. Не только это, эти сложные процессы могут происходить «в одном горшке», что делает этот процесс эффективным.
Профессор Сайто и его команда надеются, что их исследования будут иметь важные последствия для будущего, сосредоточенного на возобновляемых источниках энергии. Профессор Сайто говорит: «Ненужное углеродное сырье, такое как опилки и гнилые продукты, содержат хранилище различных карбоновых кислот и их потенциальных производных. Молекулярный (PNNP) Ir катализатор может использоваться для производства материалов с нулевым уровнем выбросов. Многие товарные пластмассы и полимерные материалы могут быть производится из нерационального сырья на основе биомассы с использованием диолов и триолов, полученных в процессе гидрогенизации ».
С этими выводами, несомненно, появится более экологичное и углеродно-нейтральное общество.
Вопросы, отзывы, комментарии (0)
Нет комментариев