O professor Arne Skerra, da Universidade Técnica de Munique (TUM), conseguiu pela primeira vez usar o CO2 gasoso como material básico para a produção de um produto de massa química em uma reação biotécnica. O produto é metionina, que é usado como um aminoácido essencial, particularmente na alimentação animal, em grande escala. Este processo enzimático recém-desenvolvido pode substituir sua produção petroquímica atual. Os resultados já foram publicados na revista Catálise Natural .

A produção industrial de metionina a partir de materiais de origem petroquímica é feita atualmente por meio de um processo químico de seis etapas que requer cianeto de hidrogênio altamente tóxico. entre outros substratos. Em 2013, Evonik Industries, um dos maiores fabricantes mundiais de metionina, convidou pesquisadores universitários a propor novos processos para tornar a produção da substância mais segura. Metional, que ocorre na natureza como um produto de degradação da metionina, é formado como um intermediário fácil durante o processo convencional.

"Com base na ideia de que a metionina em microrganismos é degradada por enzimas a metional com a liberação de CO2, tentamos reverter esse processo, "explica o professor Arne Skerra do Departamento de Química Biológica da TUM, "porque toda reação química é, em princípio, reversível, embora muitas vezes apenas com o uso extensivo de energia e pressão. "Skerra participou da chamada de propostas com esta ideia, e a Evonik premiou o conceito e apoiou o projeto.

Apoiado pelo pesquisador de pós-doutorado Lukas Eisoldt, Skerra começou a determinar os parâmetros para o processo de fabricação e para a produção dos biocatalisadores (enzimas) necessários. Os cientistas conduziram experimentos iniciais e determinaram a pressão de CO2 que seria necessária para produzir metionina a partir do metional em um processo biocatalítico. Surpreendentemente, um rendimento inesperadamente alto resultou mesmo em uma pressão relativamente baixa - aproximadamente correspondente ao de um pneu de carro de aproximadamente dois bares. Com base nas conquistas após apenas um ano, A Evonik estendeu o financiamento, e agora a equipe, reforçado pelo Ph.D. estudante Julia Martin, investigou o background bioquímico da reação e otimizou as enzimas envolvidas usando a engenharia de proteínas.

Mais eficiente do que a fotossíntese

Após vários anos de trabalho, não só foi possível melhorar a reação em escala de laboratório para um rendimento de 40 por cento, mas também para elucidar os fundamentos teóricos dos processos bioquímicos. "Comparado com a fotossíntese complexa, em que a natureza também incorpora biocataliticamente CO2 em biomoléculas como um bloco de construção, nosso processo é altamente elegante e simples, "relata Arne Skerra." A fotossíntese usa 14 enzimas e tem um rendimento de apenas 20 por cento, enquanto nosso método requer apenas duas enzimas. "

No futuro, o princípio básico desta nova reação biocatalítica pode servir de modelo para a produção industrial de outros aminoácidos valiosos ou precursores para produtos farmacêuticos. Enquanto isso, A equipe do professor Skerra vai refinar o processo, que foi patenteado, usando engenharia de proteína para que se torne adequada para aplicação em larga escala.

Esta pode ser a primeira vez que existe um processo de fabricação biotecnológica usando o CO2 gasoso como um precursor químico imediato. Até agora, tentativas de reciclar o gás de efeito estufa, que é um grande contribuidor para as mudanças climáticas, falharam devido à energia extremamente alta necessária para fazê-lo.