ПЭТ используется для изготовления бутылок для газированных напитков, потому что он обладает отличными барьерными свойствами, которые удерживают газ внутри. «Но полимеры на основе фурана – хорошая альтернатива», – говорит Катя Лоос. Фураны, которые характеризуются ароматическим кольцом с четырьмя атомами углерода и одним атомом кислорода, могут быть получены из сахаров, полученных из биомассы, и полимеризованы в полиэтилен-2,5-фурандикарбоксилат (PEF). Другие сополиэфиры также могут быть созданы из фуранов, в результате чего получаются пластмассы с другими свойствами.
Ферменты
«Фураны в основном производятся с ферментами. Но для полимеризации используются те же процессы, которые использовались для производства ПЭТ в течение последних 70 лет », – говорит Лоос. Катализаторы на основе токсичных металлов и высокие температуры, необходимые для этого процесса, делают его не очень экологически чистым.
Вот почему Лоос и ее коллеги искали альтернативный метод полимеризации, в котором используются ферменты. «В конце концов мы нашли коммерчески доступный фермент, который мог бы это сделать», – говорит Лоос.
Полимеры получают путем объединения фуранов с линейными мономерами, либо алифатическими диолами, либо этиловыми эфирами двухосновной кислоты. Фермент Candida antarctica липаза B (CALB) представляет собой липазу, которая разрушает сложноэфирные связи, но полимеризация требует создания этих связей.
Это может показаться нелогичным, но это не так, – объясняет Лоос: «Ферменты катализируют равновесные реакции, и мы просто подтолкнули равновесие к образованию сложноэфирных связей.’
Удивительно
В своей статье ученые описывают, как CALB и ряд фуранов и линейных мономеров используются для образования различных сополиэфиров.
Им удалось увеличить содержание ароматических звеньев в полиэфире до уровня, превышающего свойства ПЭТ. Таким образом, ферментативная полимеризация представляется жизнеспособной альтернативой нынешней каталитической полимеризации. «В наших экспериментах мы использовали эфир в качестве растворителя, который вам не нужен в заводских настройках. Но поскольку температура плавления фуранов довольно низкая, мы уверены, что ферментативная полимеризация будет работать и в жидких мономерах », – говорит Лоос.
Поскольку фермент CALB коммерчески доступен, удивительно, что никто не использовал его раньше, чтобы избежать воздействия токсичных катализаторов и высоких температур.
Единственное объяснение, которое может предложить Лоос, заключается в том, что большинство линий по производству полиэфира ориентированы на использование этих классических реакций, а не ферментативной альтернативы. А смена производственной линии – дорогое удовольствие. «Однако наш процесс ферментативной полимеризации был бы идеальным для новых компаний, работающих над экологически чистыми альтернативами ПЭТ.’