I problemi ambientali causati dal riscaldamento globale, negli ultimi anni sono diventati più evidenti a causa di gas serra come la CO2, nella fotosintesi naturale, la CO2 non viene ridotta direttamente, ma si lega a composti organici che vengono convertiti in glucosio o amido. Imitando questi elementi, la fotosintesi artificiale potrebbe ridurre la CO2 combinandola in composti organici da utilizzare come materie prime, che possono essere convertite in forme durevoli come la plastica.
Il team di ricerca della Osaka Metropolitan University guidato Yutaka Amao presso il Centro di ricerca per la fotosintesi artificiale, insieme a Mika Takeuchi, sono riusciti a sintetizzare l’acido fumarico dalla CO2, una materia prima per la plastica, alimentata, per la prima volta, dalla luce solare. La loro scoperta è stata pubblicata nella rivista Energy & Fuels.
Il team di ricercatori della Osaka Metropolitan University utilizzando la fotosintesi artificiale, hanno trovato un metodo per sintetizzare l’acido fumarico, una materia prima utilizzata per produrre il polibutilene succinato di plastica biodegradabile. La plastica, tipicamente prodotta dal petrolio, è stata sintetizzata da anidride carbonica, composti derivati dalla biomassa ed energia solare.
Lo studio documenta la prima volta che l’acido fumarico è stato sintetizzato con successo dall’anidride carbonica e dalla luce solare. La ricerca ha evidenziato che l’acido fumarico può essere prodotto da anidride carbonica e biomassa piuttosto che dal petrolio.
Yutaka Amao ha dichiarato:
«La nostra ricerca verso l’applicazione pratica della fotosintesi artificiale, è riuscita a utilizzare la luce visibile – energia rinnovabile – come fonte di energia, in futuro, miriamo a raccogliere la CO2 gassosa e usarla per sintetizzare l’acido fumarico direttamente attraverso la fotosintesi artificiale».
Il team di ricercatori ha detto che il fumarato tipicamente è sintetizzato dal petrolio ed emette elevate quantità di anidride carbonica quando viene prodotto. I risultati mostrano elementi promettenti nell’utilizzo dell’energia solare e dell’anidride carbonica piuttosto che dei combustibili fossili per produrre questa risorsa.
Il team di ricercatori ha utilizzato l’energia solare per alimentare un sistema photoredox, utilizzando la luce solare per alimentare il sistema photoredox, l’acido piruvico e la CO2 vengono convertiti in acido fumarico, tramite malato deidrogenasi (è la forma ionizzata – un estere o un sale – dell’acido malico).
I ricercatori hanno detto:
«Il nostro lavoro con questo sistema è stato, per quanto ne sappiamo, il primo esempio di raggiungimento della fissazione della CO2 al piruvato utilizzando l’accumulo di elettroni in NAD+ con energia luminosa, nonché la conversione del piruvato fisso risultante in un dicarbossilato insaturo».
L’attuale studio si basa sulla precedente ricerca del team di ricercatori, nel luglio 2022 ha sviluppato l’acido fumarico tramite biocatalizzatori.
Yutaka Amao nella precedente ricerca sui biocatalizzatori, come riportato da ScienceDaily, aveva detto:
«I biocatalizzatori sono stati utilizzati per convertire la CO2 in una materia prima per la plastica, sulla base dei nostri risultati, continueremo a costruire migliori sistemi di conversione della CO2 con un impatto ambientale ancora più basso, utilizzando l’energia della luce, puntiamo a una conversione più efficiente della CO2 in sostanze utili».
Il successo del team di ricercatori nell’utilizzo dell’energia solare per sintetizzare l’acido fumarico, mostra una futura valida premessa di utilizzare la fotosintesi artificiale per sintetizzare dall’anidride carbonica altre macromolecole benefiche, e fare meno affidamento sui combustibili fossili.
