La nova forma de transformar el CO2 és més eficient que el que fan les plantes

  • 2019

Sean Gallup

A través del procés que les plantes utilitzen per respirar en el diòxid de carboni, un equip de científics alemanys acaba de descobrir una manera molt més eficient de desfer-se'n. Els bioquímics dirigits per Tobias Erb a l'Institut Max Planck de Microbiologia Terrestre a Marburg, Alemanya, han desenvolupat un nou mètode, super-eficient per als organismes vius per aspirar el CO2 de l'atmosfera.

Les plantes, les algues i altres organismes converteixen el CO2 en combustible. Erb i els seus col·legues van reenginyar aquest procés, fent-lo un 25 per cent més eficient energèticament i potencialment fins a dues o tres vegades més ràpid. L'estudi apareix a la ciència.

Sintonització molecular

Les plantes i les algues ja són bastant bones en desfer-se del diòxid de carboni. A nivell mundial, consumen prop de 350 gigatons de CO2 per any. Gairebé tota aquesta absorció de carboni es fa a través del mateix procés químic, una sèrie de reaccions químiques anomenades cicle de Calvin.

Simplement, el cicle de Calvin és un conjunt de transformacions moleculars que converteixen lentament molècules simples de tres àtoms en glucosa, un sucre complex. Les plantes ho utilitzen i arriben bé. Des d'una perspectiva d'enginyeria, però, és fàcil veure com el cicle de la vida de Calvin podria utilitzar-se.

Per un motiu, el procés es basa en una eina molecular específica anomenada RuBisCO, que agafa el gas de CO2, i la converteix en una molècula més gran per començar les coses. El problema? "RuBisCO és lent", i, com un cotxe puttering, "fa front sovint amb freqüència, és a dir, cada 5th intent de RuBisCO barrejarà CO2 amb gasos d'oxigen ", diu Erb. Agafar el gas equivocat retarda el procés d'absorció de carboni.

Erb va dissenyar un cicle de absorció de carboni molt similar al cicle de Calvin, però que es basa en una eina molecular molt més ràpida i eficient. L'eina és un enzim anomenat ECR, que fa el mateix treball que RuBisCO però al voltant de 9 vegades més ràpid. Erb crida al seu nou procés el cicle CETCH.

Fulles artificials

El nou cicle CETCH d'Erb requereix 11 passos per convertir el CO2 a l'aire en un producte químic anomenat glioxilat. Cadascun d'aquests 11 passos requereix un enzim transformador de molècules, i cada enzim ha estat acuradament seleccionat de la biblioteca de 40.000 enzims coneguts. "Alguns enzims es troben en el cos humà i bacteris intestinals", diu Erb, uns altres són presos "de plantes i microbis que viuen als oceans ia la superfície de les plantes".

Erb i els seus col·legues van provar el seu cicle CETCH al laboratori. Per simplificar els assumptes, van barrejar tots els seus enzims amb algun combustible químic i van calcular la quantitat de CO2 que s'extreia de l'aire. Van trobar que el seu cicle CETCH és al voltant d'un 25% més eficaç que els cicles de Calvin i l'ús d'algues.

"En aquest moment, tota la indústria química està basada en combustibles fòssils, tant si estàs parlant de fabricar plàstics o tèxtils, antibiòtics o el teu telèfon mòbil".

Erb diu que és difícil calcular quant més ràpid es compara el cicle CETCH amb Calvino si treballava en un organisme, però perquè utilitza menys passos i enzims més ràpids que el cicle de Calvin, podria ser fins a dues o tres vegades tan ràpid. "Però ara la velocitat és l'especulació, fins i tot pot ser lleugerament més lent", diu Erb. Ells simplement no saben amb certesa.

Erb diu que mentre que el químic estrany de glioxilat que produeix el cicle CETCH és en gran mesura inútil per si sol, en realitat es pot transformar fàcilment en una gran varietat de productes químics diferents que tenen usos, inclosos els biocombustibles i els antibiòtics.

Canvis radicals

Erb espera que, un dia, el cicle CETCH pugui ser dissenyat genèticament en organismes vius, ajudant-los a reduir més ràpidament el CO2 atmosfèric mentre produeixen materials útils. Però, sens dubte, no és una tasca senzilla i necessita un estudi molt més, ja que els científics no saben què poden passar els seus 11 passos quan es col·loquen dins del sistema caòtic d'una cèl·lula viva.

"Però podeu imaginar un dia produint alguna cosa semblant a una fulla artificial, o un altre sistema híbrid on les cel·les solars fotovoltaiques podrien proporcionar energia per a algues o bacteris que hi viuen, que utilitzen aquest cicle CETCH per adsorbir CO2 i produir productes químics útils", diu .

Mentre que Erb argumenta que aquest tipus de tecnologia es troba des de fa dècades, al més pròxim, podria proporcionar un canvi ambiental i econòmic radical.

"En aquest moment, tota la indústria química està basada en combustibles fòssils, tant si estàs parlant de fabricar plàstics o tèxtils, antibiòtics o el teu telèfon mòbil", diu. Erb diu que en comptes de afegint a La càrrega de CO2 de la Terra, la producció química industrial que utilitza aquests tipus d'organismes, podria lluitar activament contra el canvi climàtic creant productes útils.

Vídeo.

Article Següent