Canlı Hücrelerden Enerji Toplayarak Sıfır Karbonlu Bir Dünyaya
Fotoğraf : Krebs döngüsü metabolitleri, enerji açısından zengin karbon hammaddesine düşüyor
Yaklaşan çevre krizi, yeşil ekonomiye acil bir geçiş gerektiriyor. Japonya Nagoya Üniversitesi’nden Profesör Susumu Saito liderliğindeki bir bilim insanı ekibi, kısa süre önce bunu gerçekleştirmenin ilginç bir yolunu buldu – canlı hücrelerde önemli bir metabolik yolu kullanarak. Amaçları, enerji açısından fakir süreç ürünlerini, dünyamıza sürdürülebilir bir şekilde potansiyel olarak güç sağlayabilecek biyo-yenilenebilir ürünlere dönüştürmekti.
Çoğu bitki, hayvan, mantar ve bakteride, hücrelerin işlevlerini yerine getirmesi için yakıt sağlamaktan “Krebs döngüsü” adı verilen bir yol sorumludur. Mitokondride çalışan bu döngü, sonuçta hem NADH ve FADH2 (organizmaya güç sağlamak için kullanılan) gibi enerji açısından zengin bileşiklerin hem de C4-, C5- ve C6-polikarboksilik asitler (PCA’lar) gibi enerji açısından yetersiz metabolitlerin oluşumuyla sonuçlanır. Son zamanlarda, yaratılışlarında kaybolan karbon-hidrojen (C-H) bağlarını geri yükleyerek, yüksek derecede işlevselleştirilmiş PCA’ları biyolojik olarak yenilenebilir moleküllere dönüştürme fikri araştırıldı. Bu, bu biyomoleküllerin “dehidrasyon” ve “indirgeme” adı verilen reaksiyonlara, yani Krebs döngüsünün tersine çevrilmesine – karmaşık bir süreç – girmesini gerektirecektir.
Science Advances’da yayınlanan yeni çalışmada, Profesör Saito ve ekibi, bu değişikliği kolaylaştırabilecek bir molekül olan yapay bir “katalizör” bulmayı hedefleyerek zorluğun üstesinden geldi. Fosfin-bipiridin-fosfin (PNNP) iridyum (Ir) -bipiridil kompleksi adı verilen güçlü, çok yönlü bir ön katalizöre odaklandılar. Profesör Saito, “(PNNP)Ir katalizörü gibi tek-aktif-metal katalizörü, Krebs döngüsü metabolitleri gibi yüksek oranda işlevselleştirilmiş (yüksek oranda oksitlenmiş ve oksijenli) biyokütle hammaddesinin seçici hidrojenasyonunu ve dehidrasyonunu kolaylaştırabilir” diyor.
Bilim adamları, bu ön katalizörün C4-, C5- ve C6-polikarboksilik asitler ve diğer mitokondri ile ilgili metabolitler üzerinde kullanımını test ettiklerinde, CH bağlarının, hidrojenasyon ve dehidrasyon reaksiyonları yoluyla metabolitlere etkili bir şekilde dahil edildiğini buldular- ki aksi takdirde elde etmesi çok zor bir başarı. C-H bağlarının restorasyonu, doğada bol miktarda bulunan enerji açısından fakir malzemelerden enerji açısından zengin organik bileşiklerin üretilebileceği anlamına gelir. Ayrıca, reaksiyonlar, nemlendirme ajanları olarak ve plastik ve diğer polimerlerin yapımında faydalı olan “dioller” ve “trioller” adı verilen bileşiklerle sonuçlandı. Bu reaksiyondaki tek “atık” ürün, bize temiz bir enerji kaynağı veren sudur. Sadece bu değil, bu karmaşık süreçler “tek kapta” gerçekleşebilir ve bu da bu süreci verimli hale getirir.
Profesör Saito ve ekibi, araştırmalarının yenilenebilir enerji merkezli bir gelecek için önemli sonuçları olacağı konusunda iyimser. Profesör Saito, “Talaş ve çürümüş gıda gibi israflı karbon hammaddeleri, farklı karboksilik asitler ve bunların potansiyel türevlerini içerir. Moleküler (PNNP)Ir katalizör, sıfır emisyonlu malzemeler yapmak için kullanılabilir. Birçok ticari plastik ve polimer malzeme, hidrojenasyon işleminden elde edilen dioller ve trioller kullanılarak biyokütle bazlı israflı hammaddelerden üretilebilir. ”
Bu bulgularla, daha yeşil, daha karbon-nötr bir toplum kesinlikle görünürde.
Kaynak: phys.org
