Plastic maken van suiker

RUG-onderzoekers hebben ontdekt dat een suikerderivaat via een nieuw biochemisch proces omgezet kan worden tot de grondstof voor de polyester PEF – een groen alternatief voor bijvoorbeeld de PET-fles. Promovendus Willem Dijkman en andere Groningse biochemici hebben een enzym gevonden dat maar liefst drie stappen van die omzetting voor zijn rekening kan nemen. Met dit onderzoek kunnen industriële partners het proces van suiker naar plastic verder uitwerken.

Momenteel worden veel producten, zoals plastics, vervaardigd uit aardolie. Omdat de voorraden aardolie eindig zijn, moeten we op zoek naar alternatieve bronnen. De natuur biedt ons hiervoor veel mogelijkheden. Suikers bijvoorbeeld, zijn in ruime mate beschikbaar en kunnen omgezet worden tot plastics. 

Die omzetting vindt plaats via de intermediairen 5-(hydroxymethyl)furfural (HMF) en 2,5-furandicarbonzuur (FDCA). De reactie om HMF om te zetten tot FDCA is een driedubbele oxidatiereactie. Dijkman beschrijft in zijn proefschrift de ontdekking en bestudering van een enzym dat deze oxidatie kan uitvoeren: HMF oxidase.

Dit enzym kan de drie oxidatiereacties uitvoeren om FDCA te vormen uit HMF. Belangrijk was om te begrijpen hoe het enzym dit doet, en ook waarom het eiwit maar een van de twee denkbare routes volgt om FDCA te vormen.

Naast de oxidatie van HMF en derivaten hiervan kan HMF oxidase ook veel andere primaire alcoholen en thiolen oxideren. De oxidatie van thiolen leek tot voor kort te zijn voorbehouden aan enzymen die cysteine, een speciaal soort aminozuur, oxideren. Het onderzoek van Dijkman laat zien dat HMFO, maar ook andere oxidasen, prima in staat zijn om allerlei thiolen om te zetten.

HMF oxidase is met name van belang voor het vormen van FDCA, en hoewel FDCA gevormd kan worden, is deze reactie langzaam. Daarom is de structuur van het oxidase bepaald en aan de hand daarvan is het enzym veranderd. Met maar twee aanpassingen in het eiwit kan een zeer efficiënt FDCA vormend eiwit gevormd worden.

Willem Dijkman voerde zijn onderzoek uit bij de afdeling Biotechnologie van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB), met financiering van de stichting BE-Basic. Hij verdedigt zijn proefschrift op 2 oktober in het Akademiegebouw van de Rijksuniversiteit Groningen.

  

ScienceLinx: Van suiker naar een colaflesje en Simpel experiment wijst nieuwe weg voor zwavel-chemie

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/7b9d48ae-175a-4c52-8f65-e159daa55efc