Chimiștii găsesc o metodă verde de a produce hidrogen: firimiturile de pâine devin combustibil
O descoperire promițătoare în domeniul chimiei ar putea revoluționa producția de hidrogen, un element crucial în diverse industrii, de la alimentară la cea farmaceutică. Cercetătorii au reușit să obțină hidrogen din firimituri de pâine, demonstrând un proces inovator și sustenabil care utilizează deșeurile alimentare. Studiul, publicat în revista Nature Chemistry, sugerează un pas important către o industrie chimică mai ecologică.
Procesul implică o combinație ingenioasă între fermentația bacteriană și cataliza metalică, transformând deșeurile alimentare în compuși chimici valoroși. Metoda este considerată carbon-negativă, ceea ce înseamnă că absoarbe mai mult dioxid de carbon decât emite, un aspect crucial în lupta împotriva schimbărilor climatice.
Provocarea: un catalizator compatibil cu viața
Hidrogenul este utilizat pe scară largă, dar producerea sa tradițională se bazează pe combustibili fosili, un proces poluant și consumator de energie. Găsirea unor alternative curate este o prioritate. Echipa de cercetători a fost ghidată de natură.
Multe bacterii produc hidrogen în mod natural, în absența oxigenului. Ideea a fost de a integra acest hidrogen biologic într-un sistem chimic compatibil, eliminând dependența de combustibili fosili. „Principala provocare a fost găsirea unui catalizator care să funcționeze într-un sistem viu, în apă, la temperaturi moderate și fără a afecta celulele”, a explicat Dr. Stephen WALLACE, unul dintre autori.
Cercetătorii au cultivat bacterii E. coli într-un mediu cu glucoză, adăugând un catalizator pe bază de paladiu. Reacția a avut loc la 37°C timp de 24 de ore, obținându-se hidrogen cu un randament de 94%. „Celula produce hidrogen, iar acesta, imediat ce difuzează în exterior, intră în contact cu catalizatorul metalic, care finalizează reacția”, explică Dr. Simone MORRA, biotehnolog.
De la glucoză la firimituri: un pas spre sustenabilitate
Pentru a crește sustenabilitatea procesului, cercetătorii au înlocuit glucoza cu resturi de pâine. Enzimele microbiene au descompus carbohidrații complecși din firimituri în glucoză, care a fost apoi utilizată de bacterii pentru a produce hidrogen. Mai mult, unele tulpini de E. coli au fost modificate genetic pentru a produce direct compușii necesari reacției. „Este o abordare genială. Practic, folosesc capacitatea celulară de sinteză pentru a genera orice substrat necesar”, spune Dr. MORRA.
Rezultatele arată o reducere de trei ori a emisiilor de gaze cu efect de seră față de metodele bazate pe combustibili fosili. Impactul asupra încălzirii globale a scăzut cu peste 135% în cazul utilizării firimiturilor de pâine, ceea ce indică un bilanț carbon-negativ.
Deși metoda nu este încă la fel de eficientă ca procesele industriale actuale, ea demonstrează o abordare complet nouă. Echipa de cercetare lucrează acum la extinderea tipurilor de reacții posibile și la utilizarea altor forme de deșeuri biologice. „În prezent funcționează cel mai bine pentru molecule mai simple. Pentru a deveni viabilă industrial, trebuie să îmbunătățim eficiența, să extindem sistemul biologic și să dezvoltăm catalizatori mai stabili și mai accesibili”, spune Dr. WALLACE.
