En av de mest framgångsrika plasterna är polyetylentereftalat (PET), materialet vi använder för att tillverka flaskor och fibrer för kläder. Dock, PET tillverkas av petroleumbaserade byggstenar. Ett alternativ till PET kan tillverkas av biobaserade furanmolekyler, men för att polymerisera dessa furaner behöver du giftiga katalysatorer och höga temperaturer. Nu, polymerkemister från universitetet i Groningen, ledd av prof. Katja Loos, har beskrivit en enzymbaserad polymerisationsmetod. Deras resultat publicerades i tidskriften ChemSusChem den 29 januari.

PET används för att göra läskflaskor eftersom det har utmärkta barriäregenskaper, som håller bruset inne. "Men furanbaserade polymerer är ett bra alternativ, säger Katja Loos. Furans, som kännetecknas av en aromatisk ring med fyra kolatomer och en syreatom, kan tillverkas av socker som härrör från biomassa, och polymeriseras till polyeten 2, 5-furandikarboxylat (PEF). Andra sampolyestrar kan också skapas av furaner, resulterar i plaster med olika egenskaper.

Enzymer

"Furaner tillverkas huvudsakligen med enzymer. Men för polymerisationen, samma processer används som har använts för PET-tillverkning under de senaste 70 åren, " säger Loos. Giftiga metallbaserade katalysatorer och höga temperaturer som behövs för den här processen gör att den inte är särskilt miljövänlig.

Det var därför Loos och hennes kollegor letade efter en alternativ polymerisationsmetod, en som använder enzymer. "Vi hittade så småningom ett kommersiellt tillgängligt enzym som skulle göra detta, " säger Loos. Polymererna tillverkas genom att kombinera furaner med linjära monomerer, antingen alifatiska dioler eller disyra etylestrar. Enzymet Candida antarktis lipas B (CALB) är ett lipas som bryter ner esterbindningar, men polymerisationen kräver skapandet av dessa bindningar. Detta kan verka kontraintuitivt, men det är det inte, förklarar Loos:"Enzymer katalyserar jämviktsreaktioner, och vi drev helt enkelt jämvikten mot bildandet av esterbindningar."

Förvånande

I deras tidning, forskarna beskriver hur CALB och ett antal furaner och linjära monomerer används för att bilda olika sampolyestrar. De lyckades öka innehållet av aromatiska enheter i polyestern till en punkt som överstiger PET-egenskaperna. Enzymatisk polymerisation, därför, tycks vara ett gångbart alternativ till den nuvarande katalytiska polymerisationen.

"I våra experiment, vi använde eter som lösningsmedel, som du inte vill ha i fabriksinställning. Men eftersom smältpunkten för furaner är ganska låg, vi är övertygade om att enzymatisk polymerisation också kommer att fungera i flytande monomerer, säger Loos.

Eftersom CALB-enzymet är kommersiellt tillgängligt, det är förvånande att ingen hade använt det tidigare för att undvika processen med giftiga katalysatorer och höga temperaturer. Den enda förklaringen som Loos kan erbjuda är att de flesta polyesterproduktionslinjer är inriktade på att använda dessa klassiska reaktioner, snarare än det enzymatiska alternativet. Och att byta produktionslinje är dyrt. "Dock, vår enzymatiska polymerisationsprocess skulle vara idealisk för nya företag som arbetar med gröna alternativ till PET."