Indhentning af polyester fra planteolie

Udviklingen af ​​fremtidige teknologier, der ikke er baseret på mineralolie og kan bruges til fremstilling af kemikalier og plast, er en af ​​de store opgaver inden for moderne materialevidenskab og en central udfordring, der skal løses, hvis bæredygtig industriel produktion skal have en fremtid. En række teoretiske koncepter og laboratorieprocesser skal udtænkes og afprøves for at løse udfordringer og problemer, der opstår i forbindelse med de naturlige materialer, før potentielle anvendelser for materialer opnået fra vedvarende ressourcer kan undersøges. Et sådant koncept er netop blevet beskrevet af professor Stefan Mecking i en aktuel undersøgelse om opnåelse af polyester fra ricinusolie med titlen "Synthetic Polyester from Plant Oil Feedstock by Functionializing Polymerization" i tidsskriftet Angewandte Chemie .

Sammen med sin kollega Dr. Ye Liu, en Alexander von Humboldt Fellow og den første forfatter til undersøgelsen, Stefan Mecking præsenterer en ny måde at opnå polyester fra fedt og olier, mere specifikt, fra ricinusolie. En velkendt og kemisk etableret byggesten, der kan fås fra ricinusolie, er Undecenol. "Vores idé var at sammenkæde mange af disse molekyler for at danne et stort molekyle, et plastikmolekyle. Vi ønskede, at hele processen skulle være effektiv og let gennemføres 'på én gang'", Stefan Mecking uddyber. Undecenol har en gruppe alkoholer i den ene ende af molekylet og en dobbeltbinding i den anden. Det var afgørende at sammenkæde disse to grupper for at danne en estergruppe på en sådan måde, at det muliggjordes samtidig binding med langkædede molekyler, dvs plastik. Sådanne langkædede bindinger er nødvendige for at opnå de ønskede materialeegenskaber. En af de store generelle udfordringer med hensyn til disse procedurer er at identificere egnede katalysatorer. "De er især vigtige, fordi reaktionen, der fører op til dannelsen af ​​de ønskede langkædede molekyler, skal være utrolig effektiv og forløbe uden nogen varians, " forklarer Stefan Mecking.

Til fremstilling af polyester som beskrevet i deres undersøgelse, kemikerne brugte carbonylering til at opnå estergrupperne. "Problemet er, at Undecenol reagerer med et andet mindre molekyle, et aldehyd. Hvis dette sker, det bliver ikke en del af molekylekæden, hvilket betyder, at det bliver væk, siger Stefan Mecking, opsummerer essensen og den store succes af hans forskning. Ved at anvende egnede katalysatorer, forskerne var i stand til at forhindre dette tab og skabe polyester effektivt. Under udviklingen af ​​katalysatorerne, de udarbejdede også de konceptuelle trin, der kræves for at justere produkternes smeltepunkt. "På grund af den indsigt, vi fik, vi burde være i stand til at udlede, hvordan man håndterer smeltepunkterne for andre langkædede substrater, " slutter Stefan Mecking, hentyder til potentielle overførselsanvendelser af hans koncept for andre vedvarende ressourcer, der er endnu lettere tilgængelige end ricinusolie.