Chez les plantes, la photosynthèse naturelle lie le dioxyde de carbone (CO2) à des composés organiques, qui peuvent ensuite être convertis en glucose ou en amidon. Ces molécules utiles peuvent être séquestrées, stockant le carbone sous forme solide. La photosynthèse artificielle imite ce processus en réduisant le gaz à effet de serre CO2 – la principale cause du changement climatique – qui est converti en d’autres substances utiles.
Des chercheurs de l’Université métropolitaine d’Osaka ont réussi à créer du fumarate en utilisant la photosynthèse artificielle sur le pyruvate et le CO2. Ce fumarate peut être utilisé pour fabriquer du plastique biodégradable comme le succinate de polybutylène, stockant le carbone sous une forme compacte, durable et solide. Actuellement, la plupart des fumarate utilisés pour fabriquer ce plastique sont produits à partir de pétrole, il est donc hautement souhaitable de créer du fumarate à partir de CO2 et de pyruvate dérivé de la biomasse.
Le professeur Yutaka Amao du Centre de recherche sur la photosynthèse artificielle et Mika Takeuchi, étudiant diplômé à l’École supérieure des sciences de l’Université métropolitaine d’Osaka, ont utilisé le biocatalyseur malate déshydrogénase (oxaloacétate-décarboxylant) pour combiner le CO2 avec le pyruvate, dérivé de la biomasse, pour produire L -l’acide malique. Par la suite, le biocatalyseur fumarase a été utilisé pour déshydrater l’acide L-malique afin de synthétiser le fumarate.
« Les biocatalyseurs ont été utilisés pour convertir le CO2 en matière première pour le plastique. Sur la base de nos résultats, nous continuerons à construire de meilleurs systèmes de conversion du CO2 avec un impact environnemental encore plus faible ; nous visons une conversion plus efficace du CO2 en substances utiles, en utilisant l’énergie lumineuse », a déclaré le professeur Amao.
Forte de ce succès, l’équipe a déjà entamé des recherches sur de nouvelles méthodes de photosynthèse artificielle dans le but de produire du fumarate en utilisant la lumière comme énergie. Si cette technologie peut être réalisée, elle créera un nouveau système photosynthétique artificiel pour synthétiser des macromolécules utiles à partir de CO2.
La présente étude est publiée dans Chimie de réaction et ingénierie.
Mika Takeuchi et al, Synthèse biocatalytique de fumarate à partir de pyruvate et de CO2 comme matière première, Chimie de réaction et ingénierie (2022). DOI : 10.1039/D2RE00039C
Fourni par l’Université métropolitaine d’Osaka