De nouvelles recherches de l'Université de Kyushu au Japon pourraient un jour aider à fournir aux humains vivant loin de la Terre certains des nutriments dont ils ont besoin pour survivre dans l'espace ou même donner des indices sur la façon dont la vie a commencé.

Des chercheurs de l'Institut international de recherche sur l'énergie neutre en carbone ont signalé un nouveau processus utilisant l'électricité pour conduire la synthèse efficace d'acides aminés, ouvrant la porte à une production plus simple et moins gourmande en ressources de ces composants essentiels à vie.

En plus d'être les éléments constitutifs de base des protéines, les acides aminés sont également impliqués dans divers matériaux fonctionnels tels que les additifs alimentaires, exhausteurs de goût, et pharmaceutiques.

Cependant, la plupart des méthodes actuelles de production artificielle d'acides aminés sont basées sur la fermentation à l'aide de microbes, un processus qui demande beaucoup de temps et de ressources, ce qui rend impossible la production de ces nutriments vitaux dans des conditions d'espace et de ressources limitées.

Ainsi, les chercheurs ont recherché des méthodes de production efficaces alimentées par l'électricité, qui peuvent être générés à partir de sources renouvelables, mais les efforts réalisés jusqu'à présent ont utilisé des électrodes de plomb ou de mercure toxique ou de platine coûteux et ont abouti à une faible efficacité et sélectivité.

Takashi Fukushima et Miho Yamauchi rapportent désormais en Communications chimiques qu'ils ont réussi à synthétiser efficacement plusieurs types d'acides aminés en utilisant des matériaux abondants.

"La réaction globale est simple, mais nous avions besoin de la bonne combinaison de matériaux de départ et de catalyseur pour que cela fonctionne réellement sans compter sur des matériaux rares, " dit Yamauchi.

Les chercheurs ont opté pour une combinaison de dioxyde de titane comme électrocatalyseur et d'un acide organique appelé acide alpha-céto comme matériau source clé. Le dioxyde de titane est abondamment disponible sur Terre, et l'alpha-céto acide peut être facilement extrait de la biomasse ligneuse.

Placer l'acide alpha-céto et une source d'azote, tels que l'ammoniac ou l'hydroxylamine, dans une solution à base d'eau et en y faisant passer de l'électricité à l'aide de deux électrodes, dont l'un était le dioxyde de titane, conduit à la synthèse de sept acides aminés :l'alanine, glycine, l'acide aspartique, acide glutamique, leucine, phénylalanine, et la tyrosine—avec une efficacité et une sélectivité élevées, même dans des conditions douces.

Hydrogène, qui est également nécessaire dans le cadre de la réaction, a été généré au cours du processus en raison du passage naturel de l'électricité entre les électrodes dans l'eau.

En plus de démontrer la réaction, les chercheurs ont également construit un réacteur à flux qui peut synthétiser électrochimiquement les acides aminés en continu, indiquant les possibilités d'augmenter la production à l'avenir.

"Nous espérons que notre approche fournira des indices utiles pour la construction future de cycles artificiels du carbone et de l'azote dans l'espace, " commente Yamauchi.

"On pense également que les processus électrochimiques ont joué un rôle dans l'origine de la vie en produisant des produits chimiques fondamentaux pour la vie par des voies non biologiques, ainsi nos découvertes peuvent aussi contribuer à élucider le mystère de la création de la vie, " Elle ajoute.