Bài học từ quá trình quang hợp tự nhiên để chuyển CO2 thành nguyên liệu cho nhựa bởi Đại học Osaka Metropolitan

Bài học từ quá trình quang hợp tự nhiên để chuyển CO2 thành nguyên liệu cho nhựa bởi Đại học Osaka Metropolitan

    Bài học từ quá trình quang hợp tự nhiên để chuyển CO2 thành nguyên liệu cho nhựa
    bởi Đại học Osaka Metropolitan

    Lessons from natural photosynthesis for conversion of CO2 to raw materials for plastic
    Fumarate được tổng hợp bằng cách cố định CO2 thành pyruvate với các chất đa xúc tác sinh học. Malate dehydrogenase (ME) kết hợp pyruvate và carbon dioxide (CO2) thành L-malate, có thể được chuyển thành fumarate bởi fumarase (FUM). Fumarate có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho nhựa phân hủy sinh học, như polybutylene succinate, thường được sản xuất từ ​​dầu mỏ, đồng thời cô lập CO2. Ảnh: Đại học Osaka Metropolitan


    Ở thực vật, quá trình quang hợp tự nhiên liên kết carbon dioxide (CO2) với các hợp chất hữu cơ, sau đó có thể được chuyển hóa thành glucose hoặc tinh bột. Những phân tử hữu ích này có thể được cô lập, lưu trữ carbon ở dạng rắn. Quang hợp nhân tạo bắt chước quá trình này bằng cách giảm khí nhà kính CO2 - nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu - được chuyển hóa thành các chất hữu ích khác.

    Các nhà nghiên cứu từ Đại học Osaka Metropolitan đã cố gắng tạo ra fumarate bằng cách sử dụng quang hợp nhân tạo trên pyruvate và CO2. Fumarate này có thể được sử dụng để sản xuất nhựa phân hủy sinh học như polybutylene succinate, lưu trữ carbon ở dạng rắn, bền, nhỏ gọn. Hiện nay, hầu hết fumarate được sử dụng để sản xuất loại nhựa này được sản xuất từ ​​dầu mỏ, vì vậy việc tạo fumarate từ CO2 và pyruvate có nguồn gốc từ sinh khối là rất mong muốn.

    Giáo sư Yutaka Amao từ Trung tâm Nghiên cứu Quang hợp Nhân tạo và Mika Takeuchi, một nghiên cứu sinh tại Trường Cao học Khoa học Đại học Thủ đô Osaka, đã sử dụng chất xúc tác sinh học malate dehydrogenase (oxaloacetate-decarboxylating) để kết hợp CO2 với pyruvate, có nguồn gốc từ sinh khối, để tạo ra L axit -malic. Sau đó, chất xúc tác sinh học fumarase được sử dụng để khử nước axit L-malic để tổng hợp fumarate.

    "Các chất xúc tác sinh học đã được sử dụng để chuyển đổi CO2 thành nguyên liệu thô cho nhựa. Dựa trên kết quả của chúng tôi, chúng tôi sẽ tiếp tục xây dựng các hệ thống chuyển đổi CO2 tốt hơn với tác động môi trường thậm chí còn thấp hơn; chúng tôi đang hướng tới việc chuyển đổi hiệu quả hơn CO2 thành các chất hữu ích, sử dụng năng lượng ánh sáng, ”GS Amao nói.

    Với thành công này, nhóm đã bắt đầu nghiên cứu các phương pháp quang hợp nhân tạo mới với mục tiêu sản xuất fumarate sử dụng ánh sáng làm năng lượng. Nếu công nghệ này có thể thành hiện thực, nó sẽ tạo ra một hệ thống quang hợp nhân tạo mới để tổng hợp các đại phân tử hữu ích từ CO2.

    Nghiên cứu hiện tại được công bố trên Tạp chí Reaction Chemistry & Engineering.

    Zalo
    Hotline