28-09-2015 07:53 | Door: Erik Verheggen

Een nieuwe chemische syntheseroute kan de industriële productie van amines duurzamer en efficiënter maken. De methode reduceert het energieverbruik en de hoeveelheid afval.

De nieuwe methode is ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam (UvA) en deze week gepubliceerd in Science.

Amines zijn veelgebruikte startmaterialen voor allerlei producten, van medicijnen tot plastics. De nieuwe synthese maakt gebruik van enzymen en is veelzijdiger, schoner en efficiënter dan alle andere bestaande methoden. Daarnaast wordt het mogelijk biomassa als duurzame grondstof voor amines te gebruiken, in plaats van olie.

BASF

De nieuwe duurzame syntheseroute is ontwikkeld door Francesco Mutti en collega's van de onderzoekgroep Biokatalyse bij het Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences van de UvA, in samenwerking met de Universiteit van Manchester en chemieconcern BASF. De onderzoekers hebben octrooi op hun vinding op aangevraagd.

Amines zijn enorm belangrijk voor de productie van geneesmiddelen, gespecialiseerde chemicaliën, kunststoffen, kleurstoffen en nog veel meer producten. De afgelopen decennia hebben universitaire en industriële chemici veel onderzoek gedaan naar de efficiënte productie van deze amines uit alcoholen. In Science beschrijven de onderzoekers nu hoe ze met twee samenwerkende enzymen zeer efficiënt alcoholen in amines kunnen omzetten.

Duurzaam

Om chemische omzettingen te bewerkstelligen maakt de chemische industrie veel gebruik van katalysatoren. Dit zijn meestal tamelijk eenvoudige en robuuste stoffen. Die maken het mogelijk dat de gewenste chemische reacties kunnen verlopen. Maar dat gebeurt niet altijd op de meest duurzame manier.

Chemici zijn daarom op zoek naar meer verfijnde en geavanceerde katalysatoren die het energieverbruik minimaliseren en de afvalhoeveelheid verminderen. Daarnaast zijn ze in toenemende mate op zoek naar mogelijkheden om gebruik te maken van natuurlijke grondstoffen, zoals biomassa.

De Uva-onderzoekgroep Biokatalyse doet dit via een nieuwe, op de natuur geïnspireerde benadering, met gemodificeerde enzymen als katalysator. Enzymen zijn grote, ingewikkelde moleculen die verantwoordelijk zijn voor chemische omzettingen in levende cellen.

Efficiënter en schoner

De biokatalyse-onderzoekers identificeren eerst geschikte enzymen bij micro-organismen zoals bacteriën en gistcellen. Vervolgens optimaliseren ze die enzymen met behulp van 'enzym-engineering' voor de gewenste chemische conversie.

Een belangrijk voordeel van enzymen is daarbij dat deze gemakkelijk samen in één reactor opeenvolgende reacties kunnen uitvoeren. Het is dan niet nodig tussenproducten te isoleren en te zuiveren, zoals bij veel traditionele chemische syntheses het geval is.

Een biokatalytisch proces is daardoor vaak efficiënter en schoner dan bestaande chemische processen.

Biomassa

In vervolgonderzoek wil de onderzoeksgroep van Francesco Mutti de nu ontwikkelde biokatalytische aminering gaan integreren in meer uitgebreide en algemeen toepasbare kunstmatig-enzymatische conversieroutes.

Het doel is in de toekomst allerlei goedkope uitgangsmaterialen uit biomassa op schone en efficiënte wijze in waardevolle chemicaliën te kunnen omzetten. Daarvoor is nog veel onderzoek nodig op het gebied van de enzymengineering.

amines

Bron: UvA | Foto: AdaptaLux, Creative Commons (Cropped by DuurzaamBedrijfsleven)