Energia chimica naturale
La maggior parte degli esseri viventi richiedono solo tre sostanze chimiche per produrre l’energia di cui hanno bisogno per sopravvivere: luce, acqua (H2O) e ossigeno (O2). Le piante utilizzano in primis la fotosintesi, per convertire l’anidride carbonica (CO2) e l’H2O in zuccheri ricchi di energia, rilasciando O2 come sottoprodotto. Durante il processo di respirazione, piante e animali convertono O2 e zuccheri in acqua e CO2, rilasciando energia. Poiché fotosintesi e respirazione producono gli innocui O2, H2O e CO2, come sottoprodotti, questi processi naturali potrebbero costituire alternative più ecologiche del petrolio, per la generazione di energia. L’iniziativa HEME/(CU-FE)-O2-RED (Heme/copper and heme/non-heme diiron model systems for O2 reduction), finanziata dall’UE, ha concentrato i propri sforzi per la generazione di una cella a combustibile ispirata alla natura. Sebbene gli scienziati abbiano sviluppato celle a combustibile basate sulla fotosintesi per la produzione di idrogeno (H2), che può essere sottoposto a combustione, questo processo risulta essere inefficiente. Il progetto HEME/(CU-FE)-O2-RED ha invece mirato allo sviluppo di una cella a combustibile che imita la respirazione mediante l’utilizzo di idrocarburi, perossido di idrogeno (H2O2) e H2, al fine di produrre energia in modo più efficiente. Per fare ciò, i ricercatori hanno sviluppato un sistema che utilizza un enzima chiave nella respirazione cellulare. La citocromo c ossidasi è una molecola contenente ferro e rame, responsabile della conversione da O2 a H2O nella fase finale del processo di respirazione, il quale genera energia. Per comprendere meglio il modo in cui la citocromo c ossidasi produce tali effetti, i ricercatori hanno prodotto sistemi simili a base di ferro-idrogeno e perossido-rame i quali imitano il comportamento dell’enzima, e hanno successivamente studiato le loro attività. In un importante passo in avanti, il progetto HEME/(CU-FE)-O2-RED ha convertito l’O2 in H2O aggiungendo acidi deboli al complesso e una molecola organica contenente ferro, chiamata ferrocene. Trovare un modo per riprodurre il percorso che si verifica nei sistemi naturali di citocromo c ossidasi costituisce un passo importante verso la produzione di energia pulita e sostenibile.
Parole chiave
Energia, fotosintesi, respirazione, celle a combustibile, citocromo c ossidasi
