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L’E. coli ingegnerizzato potrebbe produrre carboidrati, carburante rinnovabile, dalla CO2

Credit: Pixabay/CC0 Public Domain

I ricercatori dell’Università di Newcastle, nel Regno Unito, hanno progettato i batteri Escherichia coli  per catturare l’anidride carbonica (CO 2 ) utilizzando il gas idrogeno (H 2 ) per convertirlo in acido formico. La ricerca, pubblicata oggi su Applied and Environmental Microbiology, solleva la possibilità di convertire la CO 2 atmosferica  in prodotti chimici di base.

Normalmente, un enzima in  E. coli  catalizza l’inverso della reazione produzione di H 2  e CO 2  da acido formico . In natura, quest’ultimo è meglio conosciuto come un tipo di composto di aceto che le formiche usano per allontanare i predatori (il formic deriva dal latino “formica”, che significa formica).

Per invertire la normale reazione in  E. coli , i ricercatori hanno fatto in modo che i batteri sostituissero il molibdeno, un metallo che normalmente è una parte critica dell’enzima, con il tungsteno, facendo crescere i batteri in un eccesso di quest’ultimo. “Questo è abbastanza facile da fare in quanto  E. coli  non è in grado di distinguere prontamente la differenza tra i 2″, ha affermato il ricercatore principale Frank Sargent.

“Lo scambio di tungsteno per molibdeno ha cambiato le proprietà del nostro enzima in modo che è stato bloccato in modalità di cattura di CO 2  invece di essere in grado di passare da cattura CO 2   e/o produzione di CO 2  ”, ha affermato Sargent.

I ricercatori hanno utilizzato uno speciale bioreattore pressurizzato riempito con H 2  e CO 2  per rendere disponibili i gas ai microbi. “Ha funzionato: i batteri potevano crescere sotto la pressione del gas e generare acido formico dalla CO 2 “, ha affermato il dott. Sargent.

Il Dr. Sargent ha sviluppato l’idea dalla lettura dell’emergere della vita sulla Terra, sia nella letteratura primaria che nei libri di divulgazione scientifica, ha detto. Tre miliardi e mezzo di anni fa, non c’era ossigeno nell’atmosfera, ma c’erano alti livelli di CO 2  e H 2 , e la vita cellulare aveva iniziato a evolversi 10.000 metri sotto la superficie dell’oceano.

Allora, questi composti avrebbero dovuto essere convertiti nei carboidrati da cui dipende tutta la vita. Ciò potrebbe essere stato ottenuto da un enzima “come quello che abbiamo trovato in  E. coli , che idrogena l’anidride carbonica in un acido organico”, ha affermato il dott. Sargent. “Volevamo provarlo in laboratorio.”

“In tutto il mondo, le società comprendono l’importanza di combattere il cambiamento climatico , sviluppare fonti energetiche sostenibili e ridurre i rifiuti”, ha affermato il dott. Sargent. “La riduzione delle emissioni di anidride carbonica richiederà un paniere di soluzioni diverse. La biologia e la microbiologia offrono alcune opzioni interessanti”.

“L’obiettivo finale sarebbe quello di catturare la CO 2 sprecata  utilizzando il gas idrogeno rinnovabile dal bioidrogeno, come in questa ricerca, o l’elettrolisi alimentata da elettricità rinnovabile e convertirlo in acido formico”, ha affermato il dott. Sargent. “La chiave è che un microbo utilizzi il formiato come unica fonte di carbonio. Quindi possiamo produrre carburante, plastica o prodotti chimici. Questa è la visione di una bioeconomia veramente ciclica in cui la CO 2  viene costantemente prodotta, catturata e restituita al mercato”.

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