Un batterio sta soddisfacendo un desiderio a lungo accarezzato da molti chimici. Il batterio E. coli, che è stato modificato per dotarlo di speciali enzimi, ha dimostrato di creare blocchi per la plastica, come i poliesteri, direttamente dai componenti del petrolio chiamati alcani, utilizzando pochissima energia. Questo studio è stato condotto da Youri van Nuland e ha conseguito il dottorato per questa ricerca presso la Wageningen University &Research il 20 ottobre.

Per produrre plastica, gli elementi costitutivi in ​​questione devono essere accoppiati tra loro, ogni elemento costitutivo che necessita di due gruppi chimici speciali, che può essere paragonato a "ganci" o "occhi", alle sue estremità. Gli alcandioli sono elementi costitutivi particolarmente importanti. sono alcani, come propano e butano, con due gruppi alcolici alle estremità e possono essere utilizzati per la produzione di poliesteri, poliuretani, poliammidi e altre plastiche.

Gli elementi costitutivi dell'alcandiolo attualmente sul mercato sono spesso costituiti dalle materie prime più complesse acetilene o benzene, attraverso una serie di passaggi ad alta intensità energetica che rilasciano grandi quantità di gas serra anidride carbonica e gas esilarante (protossido di azoto). Per ogni chilogrammo di prodotto vengono emessi sei chilogrammi di CO2. Ogni anno vengono prodotte circa 1,8 milioni di tonnellate di butandiolo.

Lista dei desideri chimica

Una soluzione ovvia sarebbe quindi quella di realizzare questi elementi costitutivi di alcandiolo direttamente da semplici, alcani facilmente reperibili, dotando entrambe le estremità di queste molecole di un gruppo alcolico o "uncino". Questa conversione consuma poca energia e rilascia solo quantità limitate di gas serra. Un metodo di conversione di questo tipo è quindi stato in cima alla lista dei desideri sin dalla nascita dell'industria petrolchimica.

Finora, però, i numerosi laboratori industriali e universitari non sono stati in grado di realizzare un percorso diretto per la sintesi di questi mattoni per la produzione di materie plastiche. Il problema era che, durante il processo, gli atomi di carbonio interni degli alcani erano dotati di un gruppo alcolico così come gli atomi di carbonio esterni. Ciò significava che la reazione chimica non era sufficientemente specifica e produceva sottoprodotti indesiderati. I gruppi alcolici erano, Inoltre, convertito in gruppi acidi o l'intera molecola è stata bruciata in anidride carbonica e acqua.

L'enzima alcano idrossilasi (AlkB) è specificamente in grado di dotare di gruppi alcolici solo gli atomi di carbonio esterni degli alcani sebbene cambi anche i gruppi alcolici in gruppi acidi. Per di più, è in grado di farlo solo su un lato della molecola dell'alcano. Sembrava che i desideri del farmacista non dovessero essere esauditi; c'era una situazione di stallo.

Però, Youri van Nuland, uno studente di dottorato nel gruppo di ricerca Ingegneria dei bioprocessi presso la Wageningen University &Research, è ora riuscito a realizzare la conversione desiderata da alcani ad alcandioli utilizzando l'enzima AlkB. Ha modificato geneticamente un ceppo del batterio E. coli e lo ha dotato di AlkB e di un altro enzima, alcol acetiltransferasi. L'enzima Atf1 salvaguarda rapidamente il gruppo alcolico formato da AlkB, consentendogli di reagire con l'acido acetico per formare un estere stabile prima che possa essere ulteriormente convertito in un gruppo acido. Un punto sorprendente qui è che AlkB è ora in grado di dotare anche l'altra estremità dell'alcano di un gruppo alcolico e che Atf1 consente anche a questo di reagire per formare un estere. Gli esteri formati da un alcandiolo sono facili da convertire nell'alcandiolo richiesto e questa conversione richiede poca energia.

Youri van Nuland ha dimostrato questa conversione su scala di laboratorio con alcani che variano dal butano al decano. Ulteriori ottimizzazioni e upscaling saranno necessarie per trasformare il metodo in un processo industriale. In attesa di brevetto per la sua scoperta.