Utvecklingen av framtida teknik som inte är baserad på mineralolja och kan användas för framställning av kemikalier och plast är en av de stora uppgifterna inom modern materialvetenskap och en nyckelutmaning som måste hanteras för att en hållbar industriproduktion ska få en framtid. En rad teoretiska koncept och laboratorieprocesser måste utvecklas och testas för att lösa utmaningar och problem som uppstår i samband med naturmaterialen innan potentiella applikationer för material från förnybara resurser kan undersökas. Ett sådant koncept har just beskrivits av professor Stefan Mecking i en aktuell studie om att erhålla polyester från ricinolja med titeln "Syntetisk polyester från växtoljematerial genom funktionalisering av polymerisering" i tidskriften Angewandte Chemie .
Med sin kollega Dr. Ye Liu, en Alexander von Humboldt -stipendiat och den första författaren till studien, Stefan Mecking presenterar ett nytt sätt att få fram polyester från fetter och oljor, mer specifikt, från ricinolja. En välkänd och kemiskt etablerad byggsten som kan erhållas från ricinolja är Undecenol. "Vår idé var att koppla ihop många av dessa molekyler för att bilda en stor molekyl, en plastmolekyl. Vi ville att hela processen skulle vara effektiv och lätt att uppnå "på en gång" ", Stefan Mecking utarbetar. Undecenol har en grupp alkoholer i ena änden av molekylen och en dubbelbindning i den andra. Det var avgörande att koppla samman dessa två grupper för att bilda en estergrupp på ett sådant sätt att det möjliggör samtidig koppling med långkedjiga molekyler, dvs plast. Sådana långkedjiga bindningar krävs för att erhålla de önskade materialegenskaperna. En av de stora allmänna utmaningarna för dessa förfaranden är att identifiera lämpliga katalysatorer. "De är särskilt viktiga eftersom reaktionen som leder fram till bildandet av de önskade långkedjiga molekylerna måste vara otroligt effektiv och fortsätta utan någon variation, ”förklarar Stefan Mecking.
För produktion av polyester enligt beskrivningen i deras studie, kemisterna använde karbonylering för att erhålla estergrupperna. "Problemet är att Undecenol reagerar med en annan mindre molekyl, en aldehyd. Om detta händer, det blir inte en del av molekylkedjan, vilket betyder att det går vilse, säger Stefan Mecking, sammanfattar kärnan och den stora framgången i hans forskning. Genom att använda lämpliga katalysatorer, forskarna kunde förhindra denna förlust och skapa polyester effektivt. Under utvecklingen av katalysatorerna, de utarbetade också de konceptuella stegen som krävs för att justera smältpunkten för produkterna. "På grund av de insikter vi fick, vi borde kunna utläsa hur man hanterar smältpunkterna för andra långkedjiga substrat, "avslutar Stefan Mecking, anspelar på potentiella överföringsapplikationer av hans koncept för andra förnybara resurser som är ännu lättare tillgängliga än ricinolja.
