Les scientifiques ont trouvé une solution moins chère, manière plus efficace de conduire une réaction chimique au cœur de nombreux processus biologiques, ce qui peut conduire à de meilleures façons de créer des biocarburants à partir de plantes.

Les scientifiques du monde entier essaient depuis des années de créer des biocarburants et d'autres bioproduits à moindre coût; cette étude, publié aujourd'hui dans la revue Rapports scientifiques , suggère qu'il est possible de le faire.

"Le processus de conversion du sucre en alcool doit être très efficace si vous voulez que le produit final soit compétitif avec les combustibles fossiles, " dit Venkat Gopalan, auteur principal de l'article et professeur de chimie et de biochimie à l'Ohio State University. « Le processus pour y parvenir est bien établi, mais le coût le rend non compétitif, même avec des subventions gouvernementales importantes. Ce nouveau développement est susceptible d'aider à réduire les coûts."

Au cœur de leur découverte :une méthode moins coûteuse et plus simple pour créer les « molécules auxiliaires » qui permettent de transformer le carbone des cellules en énergie. Ces molécules auxiliaires (que les chimistes appellent cofacteurs) sont le nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) et son dérivé (NADPH). Ces cofacteurs sous leurs formes réduites sont connus depuis longtemps pour être un élément clé de la transformation du sucre des plantes en butanol ou en éthanol pour les carburants. Les deux cofacteurs jouent également un rôle important dans le ralentissement du métabolisme des cellules cancéreuses et ont été une cible de traitement pour certains cancers.

Mais NADH et NADPH sont chers.

"Si vous pouvez réduire le coût de production de moitié, qui ferait des biocarburants un additif très attractif pour faire des flex fuels avec de l'essence, " dit Vish Subramaniam, auteur principal de l'article et professeur d'ingénierie récemment retraité à l'Ohio State. "Le butanol n'est souvent pas utilisé comme additif parce qu'il n'est pas bon marché. Mais si vous pouviez le fabriquer à moindre coût, tout à coup, le calcul changerait. Vous pourriez réduire de moitié le coût du butanol, car le coût est lié à l'utilisation de ce cofacteur."

Pour créer ces cofacteurs réduits en laboratoire, les chercheurs ont construit une électrode en superposant du nickel et du cuivre, deux éléments bon marché. Cette électrode leur a permis de recréer le NADH et le NADPH à partir de leurs formes oxydées correspondantes. Dans le laboratoire, les chercheurs ont pu utiliser le NADPH comme cofacteur pour produire un alcool à partir d'une autre molécule, un test qu'ils ont fait intentionnellement pour montrer que « l'électrode qu'ils ont construite pourrait aider à convertir la biomasse (cellules végétales) en biocarburants. Cette œuvre a été interprétée par Jonathan Kadowaki et Travis Jones, deux étudiants diplômés en génie mécanique et aérospatial au laboratoire Subramaniam, et Anindita Sengupta, chercheur postdoctoral au laboratoire Gopalan.

Mais parce que le NADH et le NADPH sont au cœur de tant de processus de conversion d'énergie à l'intérieur des cellules, cette découverte pourrait aider d'autres applications synthétiques.

Les travaux antérieurs de Subramaniam ont montré que les champs électromagnétiques peuvent ralentir la propagation de certains cancers du sein. Il a pris sa retraite de l'État de l'Ohio le 31 décembre.

Ce constat est lié, il a dit :Il pourrait être possible pour les scientifiques de contrôler plus facilement et à moindre coût le flux d'électrons dans certaines cellules cancéreuses, ralentir potentiellement leur croissance et leur capacité à métastaser.

Subramaniam a également passé une grande partie de sa carrière scientifique ultérieure à explorer si les scientifiques pouvaient créer une plante synthétique, quelque chose qui utiliserait l'énergie du soleil pour convertir le dioxyde de carbone en oxygène. A une assez grande échelle, il pensait, une telle création pourrait potentiellement réduire la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et aider à lutter contre le changement climatique.

"J'ai toujours été intéressé par cette question de, « Peut-on faire une plante synthétique ? Pouvons-nous faire quelque chose qui peut résoudre ce problème de réchauffement climatique avec du dioxyde de carbone ?", A déclaré Subramaniam. y a-t-il d'autres moyens inorganiques de le faire ? »

Cette découverte pourrait être un pas vers cet objectif :les plantes utilisent le NADPH pour transformer le dioxyde de carbone en sucres, qui finissent par devenir de l'oxygène par photosynthèse. Rendre le NADPH plus accessible et plus abordable pourrait permettre de produire une réaction de photosynthèse artificielle.

Mais son application la plus probable et la plus immédiate concerne les biocarburants.

Que les chercheurs se soient réunis pour cette enquête scientifique était rare :les biochimistes et les ingénieurs ne mènent pas souvent de recherche en laboratoire en commun.

Gopalan et Subramaniam se sont rencontrés lors d'une session de brainstorming organisée par le Center for Applied Plant Sciences (CAPS) de l'Ohio State, où on leur a dit de réfléchir à des « idées de grand ciel » qui pourraient aider à résoudre certains des plus gros problèmes de la société. Subramaniam a parlé à Gopalan de son travail avec des électrodes et des cellules, "et la prochaine chose que nous savions, nous discutions de ce projet, " a déclaré Gopalan. " Nous ne nous serions certainement pas parlés sans l'atelier CAPS. "