Chimiștii au reușit să producă hidrogen utilizând firimituri de pâine, oferind o soluție promițătoare pentru reducerea dependenței de combustibilii fosili în industria chimică. Un studiu recent, publicat în revista Nature Chemistry, prezintă o metodă inovatoare care transformă risipa alimentară într-o sursă valoroasă de hidrogen.

Procesul combină fermentația bacteriană cu cataliza metalică pentru a converti deșeurile alimentare în compuși chimici utili. Analizele preliminare sugerează că această metodă ar putea fi chiar carbon-negativă, reprezentând un pas important către o industrie chimică mai sustenabilă.

Hidrogenul, o necesitate cu un impact major

Hidrogenarea este o reacție chimică fundamentală în producția de alimente, materiale plastice și medicamente. Problema majoră este că hidrogenul utilizat în aceste procese provine în principal din combustibili fosili. Această dependență generează emisii semnificative de dioxid de carbon și contribuie la poluare.

Cercetătorii s-au inspirat din natură pentru a găsi o alternativă. Multe bacterii produc hidrogen în mod natural, în absența oxigenului. Ideea a fost de a integra acest hidrogen biologic într-un sistem chimic compatibil, eliminând astfel nevoia de combustibili fosili.

„Principala provocare a fost găsirea unui catalizator care să funcționeze într-un sistem viu, în apă, la temperaturi moderate și fără a afecta celulele. A trebuit să echilibrăm ambele componente: un catalizator stabil într-un mediu biologic complex și microorganisme care să rămână active”, a explicat Dr. Stephen WALLACE, unul dintre cercetători.

Echipa a cultivat bacterii E. coli într-un mediu cu glucoză, adăugând un catalizator pe bază de paladiu. Reacția a avut loc la 37°C timp de 24 de ore, rezultând un randament de 94%.

Transformarea firimiturilor în hidrogen: un proces durabil

Pentru a face procesul mai sustenabil, cercetătorii au înlocuit glucoza cu resturi de pâine, o sursă mai ieftină și mai ușor accesibilă. Enzimele microbiene au descompus carbohidrații complecși din firimituri în glucoză, care a fost apoi utilizată de bacterii pentru a produce hidrogen. În plus, anumite tulpini de E. coli au fost modificate genetic pentru a produce direct compușii necesari reacției.

„Este o abordare genială. Practic, folosesc capacitatea celulară de sinteză pentru a genera orice substrat necesar”, a spus Dr. Simone MORRA, biotehnolog. Rezultatele au arătat o reducere de trei ori a emisiilor de gaze cu efect de seră față de metodele convenționale. În cazul utilizării firimiturilor de pâine, impactul asupra încălzirii globale a scăzut cu peste 135%, demonstrând un bilanț carbon-negativ.

Deși încă nu este la fel de eficientă ca procesele industriale actuale, metoda demonstrează o abordare complet nouă. Cercetătorii lucrează acum la extinderea tipurilor de reacții posibile și la utilizarea altor forme de deșeuri biologice.

„În prezent funcționează cel mai bine pentru molecule mai simple. Pentru a deveni viabilă industrial, trebuie să îmbunătățim eficiența, să extindem sistemul biologic și să dezvoltăm catalizatori mai stabili și mai accesibili”, a precizat Dr. WALLACE.