Hidrogenul, obținut din firimituri de pâine, ar putea înlocui combustibilii fosili în industrie, potrivit unui studiu recent publicat în revista Nature Chemistry. Cercetătorii au descoperit o metodă inovatoare de a genera hidrogen prin utilizarea bacteriilor E. coli și a deșeurilor alimentare, reducând semnificativ emisiile de gaze cu efect de seră. Această descoperire reprezintă un pas important în direcția unei industrii chimice mai sustenabile.
O alternativă ecologică la un proces poluant
Procesul de hidrogenare, esențial în producția de alimente, materiale plastice și medicamente, presupune adăugarea de molecule de hidrogen la compușii organici. În prezent, cea mai mare parte a hidrogenului utilizat în acest proces provine din combustibili fosili, printr-o metodă numită reformare cu vapori. Aceasta este o metodă costisitoare și poluantă, generând cantități mari de dioxid de carbon – între 15 și 20 de kilograme de dioxid de carbon pentru fiecare kilogram de hidrogen produs.
Pentru a găsi o soluție mai ecologică, profesorul Stephen Wallace, de la Universitatea din Edinburgh, s-a inspirat din natură. El a pornit de la ideea că anumite bacterii produc în mod natural hidrogen într-un mediu lipsit de oxigen. Conectând acest proces biologic la un sistem chimic compatibil, s-ar putea renunța la utilizarea combustibililor fosili.
Bacteriile *E. coli* și firimiturile de pâine
Echipa profesorului Wallace a cultivat bacterii E. coli într-un mediu care conținea glucoză și a adăugat un catalizator pe bază de paladiu. După eliminarea oxigenului, s-a constatat că bacteriile produceau compusul dorit pentru hidrogenare, cu un randament de 94%.
Cercetătorii au înlocuit apoi glucoza, o sursă costisitoare, cu firimituri de pâine. Enzimele microbiene au descompus carbohidrații complecși din firimituri în unități simple de glucoză. Acesta a fost introdus apoi în culturile de E. coli, transformând practic firimiturile de pâine în hidrogen. Un alt pas important a fost modificarea genetică a anumitor tulpini bacteriene, astfel încât acestea să producă direct în interiorul celulelor substraturile necesare.
Conform studiului, procesul de hidrogenare alimentat de firimituri de pâine are potențialul de a reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu peste 135%, având o amprentă de carbon negativă. ”Catalizatorul metalic se leagă practic de membrana celulară. Celula produce hidrogen, iar pe măsură ce acesta începe să difuzeze în afara celulei, întâlnește catalizatorul metalic, care finalizează reacția și generează produsul de hidrogenare”, a explicat Simone Morra, biotehnolog la Universitatea din Nottingham, care nu a fost implicat în studiu.
Următorii pași
Echipa profesorului Wallace lucrează în prezent la extinderea numărului de substraturi posibile și la adaptarea procesului pentru a accepta mai multe tipuri de deșeuri biologice. Cercetătorii speră ca această metodă să fie integrată în procesele industriale de sinteză chimică. Sistemul funcționează cel mai bine cu alchene simple, dar încă nu la aceeași eficiență ca procesele industriale. Totuși, descoperirea demonstrează o modalitate nouă de a realiza hidrogenarea.
