Grønt alternativ til PET kunne være endnu grønnere

En af de mest succesrige plasttyper er polyethylenterephthalat (PET), det materiale, vi bruger til at lave flasker og fibre til tøj. Imidlertid, PET er lavet af petroleumsbaserede byggesten. Et alternativ til PET kan fremstilles af biobaserede furanmolekyler, men for at polymerisere disse furaner har du brug for giftige katalysatorer og høje temperaturer. Nu, polymerkemikere fra universitetet i Groningen, ledet af prof. Katja Loos, har beskrevet en enzymbaseret polymerisationsmetode. Deres resultater blev offentliggjort i tidsskriftet ChemSusChem den 29. januar.

PET bruges til at fremstille sodavandsflasker, fordi det har fremragende barriereegenskaber, som holder brusen inde. "Men furan-baserede polymerer er et godt alternativ, " siger Katja Loos. Furans, som er karakteriseret ved en aromatisk ring med fire carbonatomer og et oxygenatom, kan fremstilles af biomasse-afledte sukkerarter, og polymeriseres til polyethylen 2, 5-furandicarboxylat (PEF). Andre copolyestere kan også fremstilles af furaner, resulterer i plast med forskellige egenskaber.

Enzymer

"Furaner fremstilles hovedsageligt med enzymer. Men til polymeriseringen, der anvendes de samme processer, som har været anvendt til PET-produktion i de sidste 70 år, " siger Loos. Giftige metalbaserede katalysatorer og høje temperaturer, der er nødvendige for denne proces, betyder, at den ikke er særlig miljøvenlig.

Derfor ledte Loos og hendes kolleger efter en alternativ polymerisationsmetode, en der bruger enzymer. "Vi fandt til sidst et kommercielt tilgængeligt enzym, der ville gøre dette, " siger Loos. Polymererne er lavet ved at kombinere furaner med lineære monomerer, enten alifatiske dioler eller disure ethylestere. Enzymet Candida antarktis lipase B (CALB) er en lipase, der nedbryder esterbindinger, men polymerisationen kræver skabelsen af ​​disse bindinger. Dette kan virke kontraintuitivt, men det er det ikke, forklarer Loos:"Enzymer katalyserer ligevægtsreaktioner, og vi skubbede simpelthen ligevægten hen imod dannelsen af ​​esterbindinger."

Overraskende

I deres papir, forskerne beskriver, hvordan CALB og en række furaner og lineære monomerer bruges til at danne forskellige copolyestere. Det lykkedes dem at øge indholdet af aromatiske enheder i polyesteren til et punkt, der overstiger egenskaberne for PET. Den enzymatiske polymerisation, derfor, synes at være et levedygtigt alternativ til den nuværende katalytiske polymerisation.

"I vores eksperimenter, vi brugte ether som opløsningsmiddel, som du ikke ønsker i en fabriksindstilling. Men da smeltepunktet for furaner er ret lavt, vi er overbeviste om, at enzymatisk polymerisering også vil fungere i flydende monomerer, siger Loos.

Da CALB-enzymet er kommercielt tilgængeligt, det er overraskende, at ingen havde brugt det før for at undgå processen med giftige katalysatorer og høje temperaturer. Den eneste forklaring, som Loos kan tilbyde, er, at de fleste polyesterproduktionslinjer er gearet til at bruge disse klassiske reaktioner, snarere end det enzymatiske alternativ. Og det er dyrt at skifte en produktionslinje. "Imidlertid, vores enzymatiske polymerisationsproces ville være ideel for nye virksomheder, der arbejder på grønne alternativer til PET."