Forskare vid Aalto University och York University har lyckats skapa en vattenavvisande kompositstruktur av ligninpartiklar, där enzymerna eller biokatalysatorerna kan separeras från omgivande vatten. Genombrottet åstadkoms när forskarna upptäckte att genom att reglera ytladdningen av enstaka ligninpartiklar, enzymer kan fås att vidhäfta till ytan av partiklar. Som material som stöder strukturen, de använde en naturlig polymer isolerad från tång.

Utgångspunkten för forskningen var behovet av att använda lignin, en biprodukt från massaindustrin, för nya, storskaliga ändamål. Forskarna blev förvånade när de upptäckte att när den introducerades, ligninpartiklarna multiplicerade enzymeffektiviteten och möjliggjorde enzymåtervinning i en syntetisk reaktion som annars inte skulle inträffa i vatten.

"Det fina med denna metod ligger i dess enkelhet och skalbarhet. Vi kan redan tillverka ligninpartiklar i partier på flera kilogram. Naturligtvis, vi hoppas att detta kommer att bli ett hållbart alternativ för enzymindustrin att ersätta fossila material i tekniska tillämpningar, säger postdoktor Mika Sipponen.

Lignin multiplicerar inte bara enzymeffektiviteten, den visar också goda resultat i jämförelse med de ämnen som för närvarande finns på marknaden, skapas från ohållbara källor. "Det kommersiella enzymet vi använder som referens är fäst på ytan av syntetiskt akrylharts framställt av fossila råvaror. I jämförelse, denna nya biokatalysator var i bästa fall dubbelt så aktiv, ", tillägger Sipponen.

I reaktionen, alkohol och organisk syra som skapades vid biobränsleproduktion gav en vattenolöslig ester med ananasdoft. Processen öppnar för nya möjligheter för produktion av biobaserade polyestrar, också.

"Vi är glada över att åren av investeringar i ligninpartikelforskningen börjar ge betydande resultat. Vi ser för oss flera möjliga användningsområden för sfäriska partiklar i gröna kemiprocesser och utveckling av nya material, säger forskningsledare professor Monika Österberg.

Forskningen finansierades av Finlands Akademi.

Artikeln "Spatially confined lignin nanospheres for biocatalytic ester synthesis in aqueous media" publicerades i Naturkommunikation .