La crise environnementale imminente appelle une transition urgente vers une économie verte. Une équipe de scientifiques de l'Université de Nagoya, Japon, dirigé par le professeur Susumu Saito, a récemment trouvé un moyen intéressant d'y parvenir en tirant parti d'une voie métabolique importante dans les cellules vivantes. Leur objectif était de transformer les produits de la voie pauvre en énergie en produits bio-renouvelables qui peuvent potentiellement alimenter notre monde de manière durable.

Dans la plupart des plantes, animaux, champignons, et les bactéries, une voie appelée "cycle de Krebs" est chargée de fournir du carburant aux cellules pour remplir leurs fonctions. Opérant dans les mitochondries, ce cycle aboutit finalement à la formation de composés riches en énergie comme le NADH et le FADH 2 (qui sont utilisés pour alimenter l'organisme) et des métabolites déficients en énergie comme C 4- , C 5- , et C 6- acides polycarboxyliques (PCA). Récemment, l'idée de modifier des PCA hautement fonctionnalisés en molécules biorenouvelables a été explorée, en restaurant les liaisons carbone-hydrogène (C-H) qui ont été perdues lors de leur création. Cela nécessiterait que ces biomolécules subissent des réactions appelées "déshydratation" et "réduction, " C'est, l'inversion du cycle de Krebs, un processus compliqué.

Dans leur nouvelle étude publiée dans Avancées scientifiques , Le professeur Saito et son équipe ont relevé le défi en visant à trouver un "catalyseur artificiel, " une molécule qui pourrait faciliter cette modification. Ils se sont concentrés sur un puissant, précatalyseur polyvalent appelé complexe phosphine-bipyridine-phosphine (PNNP)iridium (Ir)-bipyridyle. Le professeur Saito dit, "Un catalyseur à métal actif unique tel que le catalyseur (PNNP)Ir peut faciliter l'hydrogénation et la déshydratation sélectives de matières premières de biomasse hautement fonctionnalisées (fortement oxydées et oxygénées) comme les métabolites du cycle de Krebs."

Lorsque les scientifiques ont testé l'utilisation de ce précatalyseur sur C 4- , C 5- , et C 6- acides polycarboxyliques et autres métabolites pertinents pour les mitochondries, ils ont découvert que les liaisons C-H étaient incorporées efficacement dans les métabolites via des réactions d'hydrogénation et de déshydratation, un exploit par ailleurs très difficile à réaliser. La restauration des liaisons C-H signifie que des composés organiques riches en énergie peuvent être générés à partir de matériaux pauvres en énergie qui sont abondants dans la nature. De plus, les réactions ont abouti à des composés appelés "diols" et "triols, " qui sont utiles comme agents hydratants et dans la construction de plastiques et d'autres polymères. Le seul " déchet " produit dans cette réaction est l'eau, nous donnant une source d'énergie propre. Pas seulement ça, ces processus complexes pourraient se dérouler dans un « mode unique, " rendre ce processus efficace.

Le professeur Saito et son équipe sont optimistes sur le fait que leurs recherches auront des conséquences importantes pour un avenir centré sur les énergies renouvelables. Le professeur Saito dit, « Les matières premières carbonées inutiles comme la sciure de bois et les aliments pourris contiennent une voûte de différents acides carboxyliques et de leurs dérivés potentiels. Le catalyseur moléculaire (PNNP)Ir peut être utilisé pour fabriquer des matériaux à zéro émission. De nombreux plastiques et matériaux polymères pourraient être produits à partir de la biomasse. à base de matières premières inutiles en utilisant les diols et triols obtenus à partir du processus d'hydrogénation."

Avec ces constatations, un plus vert, une société plus neutre en carbone est sûrement en vue.