Chimiștii au realizat recent o descoperire care ar putea avea un impact major asupra industriei energetice și a mediului înconjurător: producerea de hidrogen din firimituri provenite din risipa alimentară. Procesul inovator combină fermentația bacteriană cu cataliza metalică pentru a transforma deșeurile alimentare în surse valoroase de hidrogen, cu un impact total negativ asupra emisiilor de dioxid de carbon. Studiul a fost publicat în revista Nature Chemistry, definind o posibilă alternativă mai sustenabilă la metodele tradiționale bazate pe combustibili fosili.
Producerea de hidrogen, o nevoie urgentă
Hidrogenul este esențial în industria chimică pentru fabricarea alimentelor, plasticului și medicamentelor, însă majoritatea volumelor provin din procese poluante, bazate pe combustibili fosili. Aceste metode eliberează cantități semnificative de dioxid de carbon, contribuind la schimbările climatice. Prin urmare, cercetătorii caută alternative mai ecologice pentru această resursă critică.
Inspirați de natură, cercetătorii au explorat un proces biologic în care bacteriile produc hidrogen în condiții anaerobe. În mod natural, mai multe specii de bacterii eliberează hidrogen în mediul înconjurător, dar adaptarea acestor procese în scop industrial reprezintă o provocare. Ideea a fost de a integra acest hidrogen biologic într-un sistem chimic compatibil, pentru a elimina dependența de combustibili fosili, explică specialistul Stephen Wallace.
Echipa a utilizat bacterii de tip E. coli cultivate în mediu cu glucoză, la o temperatură de 37°C, în absența oxigenului. În condițiile stabilite, reacția a durat 24 de ore și a obținut un randament de 94%. Hidrogenul produs a fost imediat captat și adus în contact cu un catalizator pe bază de paladiu, pentru finalizarea reacției chimice.
Transformarea risipii alimentare în sursă de hidrogen
Un pas crucial în proces a fost înlocuirea glucozei, costisitoare, cu firimituri de pâine. Microorganismele au descompus carbohidrații complexi din firimituri în glucoză, pe care bacteriile au folosit-o pentru a genera hidrogen. În plus, anumite tulpini modificate genetic de E. coli pot produce direct compușii necesari reacției, reducând astfel costurile și complexitatea procesului.
Rezultatele arată că metoda are potențialul de a reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu până la trei ori față de alte metode convenționale bazate pe combustibili fosili. În cazul utilizării firimiturilor de pâine, impactul asupra încălzirii globale a fost diminuat cu mai mult de 135%, indicând o stare de bilanț carbon-negativ.
Cercetătorii continuă să exploreze extinderea acestei tehnologii, luând în considerare alte tipuri de deșeuri biologice și optimizarea procesului pentru o eficiență mai mare. Deși tehnologia încă nu este complet viabilă la scară industrială, ea oferă o perspectivă diferită asupra reutilizării deșeurilor și a producerii de energie.
Stephen Wallace menționează necesitatea de a îmbunătăți stabilitatea catalizatorilor și de a dezvolta sisteme biologice mai eficiente, pentru ca metoda să devină o alternativă practică pentru industria energetică.
Un aspect concret al cercetării, realizat în aprilie 2023, constată faptul că acest proces poate fi aplicat la scară largă, după ajustări tehnologice, și are potențialul de a deveni o soluție sustenabilă pentru producția de hidrogen, esențială în tranziția spre o economie cu emisii reduse de carbon.
