Unos científicos han logrado convertir directamente monóxido de carbono (CO) en carbohidratos complejos -los ladrillos elementales de la vida- en un medio acuoso y en un solo reactor experimental. Estos resultados publicados en la revista Chemical Science abren una vía completamente nueva para producir moléculas de alto valor añadido sin recurrir a la biomasa ni a enzimas.
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Los carbohidratos (o azúcares) se obtienen hoy principalmente a partir de recursos vegetales mediante procesos biológicos complejos. Constituyen ladrillos de base esenciales para muchos procesos industriales y farmacéuticos. En un contexto de transición hacia alternativas a los recursos fósiles, equipos del Instituto parisino de química molecular (CNRS/Sorbonne Université) y del Laboratorio de química de coordinación (CNRS, Universidad de Toulouse) proponen un nuevo método para convertir directamente monóxido de carbono (CO) en carbohidratos complejos en agua, sin recurrir a biomasa ni a enzimas.
Hasta ahora, la mayoría de los procesos de transformación del CO, que se puede obtener por reducción del CO₂, solo permitían obtener compuestos simples -metanol, hidrocarburos cortos o alcoholes ligeros. La formación de moléculas oxigenadas complejas como los carbohidratos seguía fuera de alcance en ausencia de enzimas o sistemas biológicos.
Gracias a un proceso en dos etapas reunidas en un mismo reactor, los científicos realizaron primero una reducción electroquímica para transformar el CO en formaldehído en presencia de un catalizador de cobalto. Luego polimerizaron esta pequeña molécula orgánica mediante una reacción llamada "formosa" para formar azúcares de 5 o 6 átomos de carbono como la ribosa o glucosa, similares a los que se encuentran en los seres vivos.
Estas dos reacciones en cascada requirieron una puesta a punto minuciosa de las condiciones experimentales: pH, temperatura, naturaleza del electrolito y catalizadores utilizados. Este enfoque realizado enteramente en medio acuoso se basa en la sinergia entre dos catalizadores moleculares organometálico (complejo de cobalto) y orgánico (carbeno).
Al lograr sintetizar formaldehído de manera controlada y luego desencadenar su transformación selectiva en azúcares, el equipo superó una barrera química que se creía difícilmente superable: la síntesis de moléculas multi-oxigenadas a partir de un simple gas abundante como el CO sin pasar por la fotosíntesis ni por enzimas.
A largo plazo, estos resultados publicados en la revista Chemical Science podrían permitir producir intermedios químicos o precursores de biomateriales a partir de carbono reciclado, contribuyendo así a la transición hacia una economía circular y descarbonizada.