Produzir açúcares sem passar pela fotossíntese, seu principal processo de produção na Terra?
Cientistas conseguiram converter diretamente monóxido de carbono (CO) em carboidratos complexos — os blocos fundamentais da vida — em meio aquoso e em um único reator experimental. Esses resultados publicados na revista
Chemical Science abrem um caminho totalmente novo para produzir moléculas de alto valor agregado sem recorrer à biomassa ou a enzimas.
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Os carboidratos (ou açúcares) são hoje obtidos principalmente a partir de recursos vegetais por meio de processos biológicos complexos. Eles constituem blocos de base essenciais para muitos processos industriais e farmacêuticos. Em um contexto de transição para alternativas aos recursos fósseis, equipes do Instituto Parisiense de Química Molecular (CNRS/Sorbonne Université) e do Laboratório de Química de Coordenação (CNRS, Universidade de Toulouse) propõem um novo método para converter diretamente monóxido de carbono (CO) em carboidratos complexos na água, sem recorrer à biomassa ou a enzimas.
Até agora, a maioria dos processos de transformação do CO, que pode ser obtido pela redução do CO₂, permitia obter apenas compostos simples — metanol, hidrocarbonetos curtos ou álcoois leves. A formação de moléculas oxigenadas complexas como os carboidratos permanecia fora de alcance na ausência de enzimas ou sistemas biológicos.
Graças a um processo em duas etapas reunidas em um mesmo reator, os cientistas primeiro realizaram uma redução eletroquímica para transformar o CO em formaldeído na presença de um catalisador de cobalto. Em seguida, polimerizaram essa pequena molécula orgânica por uma reação chamada “formose” para formar açúcares com 5 ou 6 átomos de carbono como ribose ou glicose, similares aos encontrados nos seres vivos.
Essas duas reações em cascata exigiram um ajuste minucioso das condições experimentais: pH, temperatura, natureza do eletrólito e catalisadores utilizados. Essa abordagem totalmente realizada em meio aquoso se baseia na sinergia entre dois catalisadores moleculares organometálico (complexo de cobalto) e orgânico (carbeno).
Ao conseguir sintetizar formaldeído de maneira controlada e então desencadear sua transformação seletiva em açúcares, a equipe superou uma barreira química que se acreditava difícil de transpor: a síntese de moléculas multi-oxigenadas a partir de um simples gás abundante como o CO sem passar pela fotossíntese nem por enzimas.
A longo prazo, esses resultados publicados na revista Chemical Science poderiam permitir produzir intermediários químicos ou precursores de biomateriais a partir de carbono reciclado, contribuindo assim para a transição para uma economia circular e descarbonizada.
Fonte: CNRS INC