Ученые научились перерабатывать органические отходы в лекарственные препараты

Ученые разработали новую технологию искусственного фотосинтеза, который преобразует органические отходы в полезные химические вещества и энергию, используя солнечный свет и воду. Этот метод, названный APOS, исключает нежелательные побочные продукты, что делает его значительным достижением для устойчивого развития.

Исследовательская группа под руководством доцента Сёго Мори и профессора Сусуму Сайто из Университета Нагойя представила новую технологию искусственного фотосинтеза, который использует солнечный свет и воду для преобразования отходов в энергию и ценные органические соединения, включая фармацевтические материалы. Это открытие представляет собой шаг вперед в направлении более устойчивого производства энергии и химических веществ. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

«Процесс искусственного фотосинтеза включает химические реакции, которые имитируют природный процесс, когда растения превращают солнечный свет, воду и углекислый газ в глюкозу, богатую энергией, — объяснил Сайто. — При этом вместо побочных веществ, как в других процессах, мы получаем только энергию и полезные химические соединения».

Разработанный исследовательской группой метод называется «искусственный фотосинтез для органического синтеза» (APOS). Он соответствует всем важным требованиям для искусственного фотосинтеза, и его главная особенность заключается в том, что он использует органические вещества и воду в качестве сырья.

Как объяснил профессор Сайто, успех метода APOS основан на работе двух типов неорганических полупроводниковых катализаторов. Эти катализаторы помогают разлагать органические отходы и воду. В процессе расщепления воды они синтезируют полезные органические соединения и «зеленый» водород.

Исследователи разработали множество практических применений для своего метода. Во время экспериментов они использовали различные органические вещества для получения более чем 25 различных спиртовых и эфирных продуктов, которые содержат разные функциональные группы. Среди них есть соединения, похожие на антидепрессанты, а также препараты для лечения сенной лихорадки. Этот метод также позволяет изменять органические материалы — например, они продемонстрировали, как можно модифицировать лекарство, которое используется для снижения уровня липидов в крови.

Профессор Сайто отметил, что их современная технология может производить полезные углеродные материалы, не создавая углекислого газа и отходов. В качестве примера он привел ацетонитрил, который использовался в этом эксперименте как сырье. Ацетонитрил является побочным продуктом в процессе массового производства полимеров и углеродных нановолокон. Использование его для метода APOS позволило превратить этот отход в полезный продукт, тем самым потенциально сократив количество отходов.

Это исследование знаменует начало новой области искусственного фотосинтеза для органического синтеза, и ожидается, что его результаты будут способствовать устойчивому производству медицинских и сельскохозяйственных химикатов, использующих возобновляемую энергию и такие ресурсы, как солнечный свет и вода.

Ранее ученые нашли методы переработки пластиковых отходов в ценные химикаты. Один подход расщепляет пластик на олефины для производства спиртов, а другой преобразует их в жирные кислоты для моющих средств. Эти процессы снижают зависимость от ископаемого топлива и поддерживают более устойчивую пластиковую экономику.