Productie van groen plastic kan groener

Over een paar jaar vervangen we onze standaard PET-flessen misschien wel allemaal door flessen van PEF, polyetheenfuranoaat. Dit alternatieve plastic houdt koolzuur beter binnen, en de bouwstenen haal je bovendien uit plantensuikers. Alleen blijkt het nog niet zo makkelijk om die bouwstenen ook op een duurzame manier in elkaar te zetten. “Voor de productie gebruiken bedrijven vaak nog met katalysatoren – moleculen die de reactie versnellen – met zware metalen en hoge temperaturen”, vertelt Katja Loos, hoogleraar polymeerchemie aan de Rijksuniversiteit Groningen. Loos en haar collega’s weten dit proces nu ook te verduurzamen, met de hulp van enzymen.

Vet afbreken

Om PEF te maken moet je de bouwstenen aan elkaar plakken met een zogenoemde esterverbinding, een verbinding tussen een zuurgroep en een alcohol (zie figuur). Om dat op een duurzame manier voor elkaar te krijgen gebruiken de Groningers een lipase. “Een lipase is een enzym dat in ons lichaam esterverbindingen verbreekt, bijvoorbeeld om vet af te breken”, legt Loos uit. “Deze reactie is in evenwicht, en kan dus beide kanten op gaan. Wij laten het enzym de esters maken in plaats van afbreken.”

Niet elke lipase is geschikt om zo’n reactie uit te voeren. Loos: “Als je een lipase uit ons lichaam haalt, zou die zo’n reactie niet overleven.” Daarom gebruiken Loos en haar collega’s de commercieel verkrijgbare lipase CALB. “CALB komt uit het gist Candida antarctica, een zogenaamd extremofiel”, vertelt Loos. “Dit enzym overleeft in extreme omstandigheden zoals hele lage of hoge temperaturen. Dat maakt het interessant voor de industrie.”

Uitdaging

Ook was het nog een uitdaging om furaan, de basis van PEF bestaand uit een ring van vier koolstofatomen en een zuurstofatoom, in te bouwen in het plastic. “Wij zijn een van de weinige onderzoeksgroepen die werken aan polymerisaties met enzymen”, zegt Loos. “Tot nu toe werkte dat alleen met bouwstenen zonder ringen.” Maar met de hulp van CALB kregen de onderzoekers het voor elkaar om PEF te maken. En ze maken niet alleen PEF, maar ook plastics met meer ringstructuren en daardoor nog betere eigenschappen.

Voor de volgende stap willen Loos en haar collega’s een polymeer maken met alleen maar ringstructuren, maar dat vergt nog wat werk: “We hebben de enzymen nog niet overtuigd dat ze al die ringen voor ons gaan invoegen.” Ook moeten ze de reactie aanpassen zodat de industrie het kan gebruiken. “We gebruiken een oplosmiddel en dat doen fabrieken liever niet want dat is vervuilend”, vertelt Loos. “Maar je kunt de bouwstenen ook smelten en de reactie in die vloeistof uitvoeren, dus dat laatste moet geen groot probleem vormen.”