Китайські дослідники розробили новаторський метод перетворення метанолу на цукор, широко відомий як цукроза, без використання сільськогосподарських угідь або культур. У майбутньому це допоможе перетворювати захоплений вуглекислий газ на їжу.
Новітня система біотрансформації не вимагає використання цукрової тростини або цукрового буряка. Ці культури потребують великого обсягу ресурсів – землі та води. Натомість китайські вчені розробили метод, який дозволяє за допомогою ферментів перетворювати на складні цукри метанол, який є побічним продуктом багатьох промислових процесів, наприклад, хімічної обробки вуглекислого газу. На думку дослідників, штучне перетворення парникового газу на поживні речовини є перспективним з погляду вуглецево-нейтрального вирішення низки екологічних та демографічних проблем. Ця система дозволяє виробляти не лише цукор: зі зміною базових налаштувань процесу біотрансформації стає можливим виробництво інших важливих вуглеводів, таких як крохмаль або фруктоза. Отже, така розробка є дуже важливим кроком назустріч синтезу продуктів харчування напряму з хімічних речовин в обхід традиційного сільського господарства.
Дослідники з Тяньцзінського університету використали метод ivBT (in vitro біотрансформації), який дозволяє синтезувати корисні молекули за межами живих організмів із застосуванням ферментів. Ця технологія вже має славу ефективного інструменту екологічного біовиробництва. У межах нового дослідження вчені успішно адаптували її для синтезу цукрози з низьковуглецевих молекул. За традиційними методиками цукор збирають з цукрової тростини в тропічних країнах і з цукрових буряків у холодніших кліматичних умовах. Хоча Китай має умови для обидвох варіантів, йому все ще доводиться імпортувати до 5 мільйонів тонн цукру щороку, щоб задовольнити річний внутрішній попит у 15 мільйонів тонн, за даними Китайської академії наук. Оскільки сільське господарство перебуває під зростаючим тиском через кліматичні зміни та стрімке зростання населення, дослідники активно шукають більш ефективні та масштабовані альтернативи традиційному вирощуванню продуктів харчування. Виробництво цукру безпосередньо з метанолу, який, у свою чергу, може бути отриманий з вуглекислого газу, є однією з таких альтернатив.
У 2021 році інша команда дослідників з Далянського фізико-хімічного інституту розробила низькотемпературний метод перетворення вуглекислого газу на метанол. Це відкрило шлях до полегшення утилізації вуглецевих відходів через їхню трансформацію на сировину для виробництва цінних хімічних речовин, таких як цукор. Згодом, спираючись на успіх колег, вчені з Тяньцзіня створили високоефективний метод перетворення низьковуглецевих молекул на високовуглецеві (C≥12), тобто вуглекислого газу на цукор, використовуючи серію швидких, низькоенергетичних хімічних реакцій. Їм вдалося досягти вражаючого коефіцієнта конверсії на рівні 86%. Ба більше, цей процес не лише вперше дозволив вченим синтезувати цукрозу з метанолу, але й виробити крохмаль, використовуючи менше енергії, ніж попередні методики. Адаптуючи ту саму систему ivBT, дослідники також змогли виробляти фруктозу, амілозу, амілопектин, целобіозу та целоолігосахариди. Ці вуглеводи мають високий потенціал застосування не лише в харчовій, але й у фармацевтичній промисловості.