nieuws

Aardolie omzetten in bouwstenen voor kunststoffen met bacterie

Publicatie

19 okt 2017

Categorie

Petrochem

Soort

nieuws

Tags

alkanen, bacterie, Wageningen University

Het was een langgekoesterde wens van chemici. Is een bacterie in staat om bouwstenen voor kunststoffen te maken rechtstreeks uit alkanen zonder veel energie te verbruiken? Onderzoeker Youri van Nuland ontdekte in een studie aan Wageningen University & Research dat dit met een met speciale enzymen uitgeruste E. coli bacterie mogelijk is.

Om kunststoffen te maken moeten de bouwstenen aan elkaar gekoppeld worden. Elke bouwsteen heeft voor de koppeling aan de uiteinden twee speciale chemische groepen nodig, vergelijkbaar met haakjes of oogjes. Belangrijke bouwstenen zijn de zogenaamde alkaandiolen. Dat zijn alkanen, zoals propaan of butaan, met twee alcoholgroepen (‘haakjes’) aan de uiteinden. Ze kunnen gebruikt worden voor de productie van polyesters, polyurethanen, polyamides en andere kunststoffen.

De alkaandiol-bouwstenen die nu op de markt zijn, worden vaak gemaakt uit de complexere grondstoffen acetyleen of benzeen, via een aantal energie-intensieve stappen waarbij grote hoeveelheden van de broeikasgassen kooldioxide en lachgas vrijkomen. Per kilogram product is de emissie zes kilogram CO2.

Chemisch verlanglijstje

Het was dus zeer wenselijk om deze alkaandiol-bouwstenen rechtstreeks uit de eenvoudige en ruim voorradige alkanen te maken. Dit is mogelijk door beide uiteinden van deze moleculen te voorzien van een alcoholgroep, een ‘haakje’. Deze omzetting kost weinig energie en levert geringe hoeveelheden broeikasgassen op. Het realiseren van deze omzetting staat daarom sinds het begin van de petrochemie hoog op het verlanglijstje.

Toch was het niet eenvoudig om deze directe route voor de synthese van bouwblokken voor de kunststoffabricage te realiseren.

Doorbraak

Maar Youri van Nuland, promovendus bij de Wageningse groep Bioprocess Engineering, is er nu in geslaagd om met het AlkB-enzym toch de gewenste omzetting van alkanen tot alkaandiolen te realiseren. Hij rustte via genetische modificatie een bacteriestam van E. coli uit met de enzymen AlkB en alcohol acetyltransferase (Atf1). Hierdoor bleek AlkB wel in staat te zijn beide einden van het alkaan te voorzien van een alcoholgroep. De gevormde esters van een alkaandiol zijn vervolgens gemakkelijk en zonder veel energieverbruik om te zetten naar het gewenste alkaandiol.

Youri van Nuland toonde deze omzetting op laboratoriumschaal aan met alkanen variërend van butaan tot decaan. Verdere optimalisatie en schaalvergroting is nodig om er een industrieel proces van te maken. Op de vinding is een patent aangevraagd.

Bron: Wageningen University & Research