Chimiștii au produs hidrogen din firimituri, un pas important spre o industrie mai sustenabilă

O echipă de cercetători a demonstrat că firimiturile provenite din risipa alimentară pot fi transformate în hidrogen, utilizat într-una dintre cele mai frecvente reacții din industria chimică. Studiul publicat în revista Nature Chemistry arată că procesul este carbon-negativ, sugerând un viitor mai verde pentru producția chimică.

Reacția de hidrogenare este crucială în fabricarea alimentelor, a materialelor plastice și a medicamentelor. În prezent, hidrogenul utilizat provine în mare parte din combustibili fosili, cu un impact semnificativ asupra mediului. Găsirea unor alternative sustenabile este, așadar, o prioritate.

O soluție inspirată din natură

Cercetătorii s-au inspirat din natură, mai exact din capacitatea unor bacterii de a produce hidrogen în absența oxigenului. Ideea a fost de a integra acest hidrogen biologic într-un sistem chimic compatibil, eliminând astfel 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 cercetători. „A trebuit să echilibrăm ambele componente: un catalizator stabil într-un mediu biologic complex și microorganisme care să rămână active.”

Echipa a folosit bacterii E. coli cultivate într-un mediu cu glucoză și un catalizator pe bază de paladiu. În condiții anaerobe (fără oxigen), reacția a avut loc la 37°C timp de 24 de ore, obținând un randament de 94%.

„Celula produce hidrogen, iar acesta, imediat ce difuzează în exterior, intră în contact cu catalizatorul metalic, care finalizează reacția”, a adăugat Dr. Simone MORRA, biotehnolog.

De la glucoză la firimituri: un pas spre sustenabilitate

Pentru a face procesul mai eficient din punct de vedere economic și ecologic, cercetătorii au înlocuit glucoza cu o sursă mai ieftină: resturi de pâine. Enzimele microbiene au descompus carbohidrații complecși din firimituri, transformându-i în glucoză. Aceasta a fost, ulterior, 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”, a comentat Dr. MORRA.

Rezultatele au arătat o reducere de trei ori a emisiilor de gaze cu efect de seră față de metodele bazate pe combustibili fosili. Utilizarea firimiturilor de pâine a dus la o scădere cu peste 135% a impactului asupra încălzirii globale, demonstrând un bilanț carbon-negativ.

Deși metoda nu este încă la fel de eficientă ca procesele industriale actuale, echipa continuă cercetările. Se lucrează 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”, a declarat Dr. WALLACE.