Le pouvoir de la nature pourrait bientôt être utilisé pour créer des matériaux de tous les jours tels que des peintures, cosmétiques et pharmaceutiques d'une manière beaucoup plus respectueuse de l'environnement, grâce à une nouvelle percée des scientifiques.

L'équipe internationale, impliquant le Dr Simon Freakley du Center for Sustainable Chemical Technologies de l'Université de Bath, a réussi à débloquer les capacités catalytiques des enzymes extraites des champignons en créant les conditions parfaites nécessaires à leur fonctionnement.

Cela pourrait potentiellement conduire à des moyens plus écologiques de créer une multitude de produits chimiques industriels d'une manière beaucoup plus efficace, en combinant l'enzyme avec un catalyseur hétérogène et en ne produisant que de l'eau comme sous-produit de la réaction.

La catalyse est le processus consistant à augmenter la vitesse d'une réaction chimique en ajoutant une substance connue sous le nom de catalyseur.

Les catalyseurs sont largement utilisés dans l'industrie pour fabriquer des produits de manière beaucoup plus rapide et efficace, avec le marché mondial de la catalyse évalué à plus de 25 milliards de dollars.

Pourtant, les scientifiques sont constamment à la recherche de nouveaux catalyseurs potentiels et se tournent souvent vers la nature pour s'en inspirer. Enzymes, qui sont connus pour catalyser de nombreux types de réactions biochimiques, sont sans égal lorsqu'il s'agit d'accélérer les réactions chimiques dans des conditions douces et ont longtemps été des candidats évidents.

Les scientifiques sont particulièrement intéressés par les enzymes connues sous le nom de peroxygénases qui sont dérivées de champignons, parmi d'autres organismes.

Pour fonctionner efficacement lorsqu'il est utilisé dans l'industrie, les enzymes ont besoin d'un apport constant d'oxydant, qui pour les peroxygénases est généralement fourni à partir de peroxyde d'hydrogène (H 2 O 2 ).

Le H 2 O 2 lui-même est souvent fourni par un autre catalyseur de support, avec les approches actuelles utilisant des systèmes enzymatiques supplémentaires, mais cela conduit souvent à des mélanges réactionnels compliqués.

Une nouvelle approche a consisté à combiner l'hydrogène (H 2 ) et l'oxygène (O 2 ) directement pour produire le H 2 O 2 ; cependant, les catalyseurs spécifiques utilisés pour ce type de réaction fonctionnent dans des conditions très dures que les enzymes n'aiment pas.

En tant que tel, cela a constitué un obstacle majeur pour les scientifiques essayant de maximiser le potentiel catalytique des enzymes car ils ont trouvé difficile de développer des catalyseurs de soutien qui peuvent fonctionner dans l'environnement idéal d'une enzyme sans endommager l'enzyme elle-même.

Dans leur nouvelle étude, publié dans la revue Communication Nature , l'équipe a développé avec succès un catalyseur à base de nanoparticules d'or et de palladium qui peut produire un flux constant de H 2 O 2 à l'enzyme dans des conditions beaucoup plus bénignes. Celui-ci est consommé par l'enzyme dans le même réacteur pour effectuer la transformation chimique, résultant en seulement de l'eau comme sous-produit de l'ensemble du processus catalytique combiné.

L'auteur principal, le Dr Freakley, a déclaré :« Notre catalyseur peut produire juste la bonne quantité de H 2 O 2 pour que l'enzyme pilote l'ensemble du processus dans des conditions douces. Ces transformations nécessiteraient des conditions beaucoup plus dures si l'on n'utilisait que des catalyseurs hétérogènes traditionnels.

"Nous montrons que le H 2 O 2 est consommé par l'enzyme pour oxyder une gamme de molécules organiques avec une sélectivité élevée.

« C'est une étape extrêmement importante vers l'utilisation de la puissance des enzymes pour créer une gamme de molécules, de la commodité à la chimie fine, d'une manière beaucoup plus écologique et efficace. Montrant la possibilité que les biocatalyseurs puissent être intégrés dans l'infrastructure chimique actuelle."