14 feb. 2019
2 minuten
Een van de meest succesvolle plastics is polyethyleentereftalaat (Pet), een product uit aardolie. Er bestaat een groen alternatief, gemaakt van furanen uit biomassa. Om die furanen te polymeriseren tot lange ketens zijn echter giftige katalysatoren nodig en een hoge temperatuur. Nu hebben RUG scheikundigen onder leiding van Katja Loos een enzym gevonden om deze polymerisatie uit te voeren. Het proces vraagt wel een andere productielijn.
Flessen van Pet zijn handig voor frisdrank, omdat het de koolzuur goed binnenhoudt. Maar het alternatief op basis van furan is volgens Loos even goed. Furanen, zogeheten aromatische ringen met vier koolstofatomen en een zuurstofatoom, zijn te maken van suikers uit biomassa. Je kunt ze polymeriseren tot polyethyleen 2,5-furandicaboxylaat (Pef). En je kunt er andere co-polyesters mee maken, wat plastics met verschillende eigenschappen oplevert.
Giftige metalen
De productie van furan vindt grotendeels plaats met behulp van enzymen. Maar de polymerisatie gebeurt doorgaans met de processen die in de laatste zeventig jaar zijn ontwikkeld voor de productie van Pet. Dit vraagt katalysatoren met giftige metalen en hoge temperaturen; niet erg milieuvriendelijk.
Om die reden gingen Loos en haar collega’s op zoek naar een alternatief, gebaseerd op enzymen. "We vonden een commercieel verkrijgbaar enzym dat deze reactie kan uitvoeren. De polymeren worden gemaakt door furanen te combineren met lineaire monomeren. Dat kunnen alifatische diolen zijn, of ethyl esters. Het enzym is Candida antarctica lipase B (CALB), een lipase (vetafbreker), die esterverbindingen verbreekt. Voor de polymerisatie van furanen moet het juist een ester verbinding maken. Dat lijkt tegenstrijdig, maar dat is het niet. "Enzymreacties kunnen altijd twee kanten op, wij hebben dat evenwicht verschoven naar de vorming van esterverbindingen."
De onderzoekers slaagden erin om de hoeveelheid aromatische eenheden in het polyester zo groot te maken dat het zelfs betere eigenschappen heeft dan Pet. De enzymatische polymerisatie lijkt daarmee een prima alternatief voor de huidige katalytische polymerisatie. "In onze experimenten gebruikten we overigens ether als oplosmiddel, en dat wil je liever niet in een fabriek. Maar het smeltpunt van furanen is erg laag, dus we weten vrij zeker dat deze enzymatische polymerisatie ook in vloeibare monomeren zal werken", aldus Loos.
Andere productieliijn
Het is best verrassend dat niemand er aan gedacht had het CALB enzym, dat ten slotte gewoon in de handel is, te gebruiken als alternatief voor die giftige katalyse-stap. De enige verklaring die Loos kan bedenken is dat de meeste productielijnen voor polyester zijn afgestemd op de klassieke reacties, niet op het enzymatische alternatief. En het aanpassen van zo’n lijn is kostbaar. "Maar onze enzymatische polymerisatie is een prima alternatief voor nieuwe bedrijven die zich richten op groene alternatieve voor Pet."
Anderen lazen ook
