Mengkatalisasi dunia nol karbon dengan mengumpulkan energi dari sel-sel hidup

Metabolit siklus Krebs termasuk dalam bahan baku karbon yang kaya energi. Kredit: Issey Takahashi

Ilmuwan di Universitas Nagoya telah membuat langkah besar dalam mengubah metabolit yang kekurangan energi menjadi sumber daya bioenergi berkat katalis serbaguna.

Krisis lingkungan yang akan datang membutuhkan transisi yang mendesak menuju ekonomi hijau. Sebuah tim ilmuwan dari Universitas Nagoya, Jepang, yang dipimpin oleh Profesor Susumu Saito, baru-baru ini menemukan cara menarik untuk mewujudkannya, dengan memanfaatkan jalur metabolisme penting dalam sel-sel hidup. Tujuannya adalah mengubah produk yang miskin energi menjadi produk terbarukan yang dapat memberi makan dunia kita dengan cara yang berkelanjutan.

Pada kebanyakan tumbuhan, hewan, jamur dan bakteri, jalur yang disebut “siklus Krebs” bertanggung jawab untuk menyediakan bahan bakar bagi sel untuk menjalankan fungsinya. Beroperasi di mitokondria, siklus ini menghasilkan pembentukan senyawa kaya energi seperti NADH dan FADH.2 (yang digunakan untuk memberi makan tubuh) dan metabolit yang kekurangan energi seperti C.4-, C5-, dan C6asam -polycarboxylic (PCA). Baru-baru ini, gagasan untuk memodifikasi PCA yang sangat difungsikan dalam molekul biorenovable dengan memulihkan ikatan karbon-hidrogen (CH) yang hilang dalam pembuatannya telah dieksplorasi. Ini akan membutuhkan biomolekul ini untuk menjalani reaksi yang disebut “dehidrasi” dan “reduksi,” yaitu, pembalikan siklus Krebs, sebuah proses yang rumit.

Dalam studi barunya, diterbitkan di Kemajuan ilmiah, Profesor Saito dan timnya menangani tantangan dengan tujuan menemukan “katalis” buatan, sebuah molekul yang dapat memfasilitasi modifikasi ini. Mereka berfokus pada prekatalis yang ampuh dan serbaguna yang disebut “kompleks fosfin-bipiridin-fosfin (PNNP) iridium (Ir) -bipiridil.” Profesor Saito mengatakan, “Katalis logam aktif seperti katalis (PNNP) Ir dapat memfasilitasi hidrogenasi selektif dan dehidrasi bahan baku biomassa yang sangat berfungsi (sangat teroksidasi dan teroksigenasi) seperti metabolit siklus Krebs.”

Ketika para ilmuwan menguji penggunaan prekatalis ini di C.4-, C5-, dan C6Asam-polikarboksilat dan metabolit lain yang relevan dengan mitokondria, menemukan bahwa ikatan CH secara efektif dimasukkan ke dalam metabolit melalui reaksi hidrogenasi dan dehidrasi, yang di sisi lain sangat sulit dicapai. Pemulihan ikatan CH berarti bahwa senyawa organik kaya energi dapat dihasilkan dari bahan miskin energi yang melimpah di alam. Selain itu, reaksi tersebut memunculkan senyawa yang disebut “diol” dan “triol”, yang berguna sebagai bahan pelembab dan dalam pembuatan plastik dan polimer lainnya. Satu-satunya produk “sisa” dari reaksi ini adalah air, yang memberi kita sumber energi yang bersih. Tidak hanya itu, proses kompleks ini dapat terjadi dengan cara yang “unik”, membuat proses ini menjadi efisien.

Profesor Saito dan timnya optimis bahwa penelitian mereka akan memiliki konsekuensi penting untuk masa depan yang berfokus pada energi terbarukan. Profesor Saito mengatakan: “Bahan mentah karbon sisa, seperti serbuk gergaji dan makanan busuk, mengandung sekumpulan asam karboksilat yang berbeda dan potensi turunannya. Molecular Catalyst (PNNP) Ir dapat digunakan untuk membuat material tanpa emisi. Banyak bahan dasar plastik dan polimer dapat diproduksi dari bahan baku sisa berbasis biomassa menggunakan diol dan triol yang diperoleh dari proses hidrogenasi.

Dengan temuan ini, kami yakin akan melihat masyarakat yang lebih hijau dan lebih netral karbon.

Referensi: “Reaksi H.2 dengan metabolit yang relevan dengan mitokondria melalui katalis molekuler multifungsi “oleh Shota Yoshioka, Sota Nimura, Masayuki Naruto dan Susumu Saito, 23 Oktober 2020, Kemajuan ilmiah.
DOI: 10.1126 / sciadv.abc0274

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.