Groene chemie uit Delft

Groene chemie uit Delft

Groene chemie uit Delft

"Merkwaardig dat niemand eerder op dit idee is gekomen"

Wat je hier ziet zou wel eens een revolutie in de chemie kunnen betekenen. Dat hoopt althans dr. Frank Hollmann, chemisch onderzoeker aan de TU Delft. Hij vond een nieuwe manier om enzymen te benutten voor schone en milieuvriendelijke chemische omzettingen. Hollmanns enzymrevolutie wordt gedragen door water, titaandioxide en licht.

De Delftse onderzoeker ontwikkelt nieuwe, biologisch geïnspireerde methoden om op een schone en efficiënte manier industrieel belangrijke moleculen te kunnen maken. Die dienen vervolgens als grondstof voor allerlei processen, zoals de productie van plastics. 

Aan universiteitsblad Delta vertelde Hollmann vorige week waarom het slim is om daarbij enzymen te gebruiken, de moleculaire werkpaarden van levende cellen. Die doen namelijk heel precies en efficiënt hun werk, zodat je er schone en zuinige chemisch processen mee kunt ontwerpen.

Het valt alleen niet mee om enzymen hun werk te laten doen in een chemische reactor, los van hun biologische omgeving. Hollmann vond daarvoor een ingenieuze oplossing. Hij ontwierp een eenvoudige onderzoeksreactor waarin hij de enzymen toch 'aan de praat' krijgt. Gewoon met een lamp en een eenvoudig stofje - titaandioxide - dat ook te vinden is in verf, ijs en tandpasta.

Chemie groener maken

In het lab is de potentie van het idee inmiddels duidelijk geworden. De foto bovenaan deze pagina laat zien hoe tien kleine reactievaatjes rond een lamp draaien. Ze bevatten water, een enzym en het titaandioxide. Plus uiteraard de om te zetten chemische stof.

De tamelijk eenvoudige opstelling maakt het mogelijk dat andere onderzoekers relatief gemakkelijk met het proces aan de slag kunnen. En waar hier in Nederland kunstlicht nodig is, zijn er genoeg landen waar ruimschoots gratis en schoon zonlicht voorhanden is. De Delftse onderzoeker werkt bijvoorbeeld al samen met chemici van de Universiteit van Kreta.

Als het allemaal gaat zoals Hollmann hoopt, dan beschikken chemici van universiteiten en bedrijven straks over een eenvoudige maar effectieve en robuuste methode om de lastige enzymatische reactie relatief eenvoudig te laten verlopen. "Zodat we de chemie weer een stukje groener kunnen maken".

Non-stop reacties

De focus in het onderzoek van Hollmann ligt op de synthese van cyclohexanol. Dat is een veelgebruikte industriële grondstof, onder andere voor de productie van nylon kunststof. Het is in principe te produceren uit cyclohexaan met behulp van zogenaamde mono-oxygenases. Deze enzymen zijn te vinden in vrijwel alle levende organismen. Bij mensen vervullen ze een cruciale rol in de lever, waar ze toxische stoffen onschadelijk maken.

Om hun werk te kunnen doen hebben de enzymen elektronen nodig. In een cel krijgen ze die aangereikt door andere enzymen in een subtiele maar complexe samenwerking . "Daar is het van belang dat allerlei reacties nauwkeurig op elkaar zijn afgestemd", legt Hollmann uit. Voor industriële chemie is dat alleen maar lastig: "Daar wil je non-stop reacties, op volle snelheid."

Hij bedacht dat het mogelijk moest zijn om de benodigde elektronen los te peuteren van watermoleculen. Dat is namelijk vrij gemakkelijk te doen met behulp van licht, in combinatie met de kleine deeltjes titaandioxide. In feite gaat het dan over het fotochemisch splitsen van water. Over dat proces is - weliswaar in een ander vakgebied - veel kennis beschikbaar, die zonder meer is over te nemen. "Eigenlijk merkwaardig dat niemand eerder op dit idee is gekomen", aldus Hollmann.

Foto's: Delta | TU Delft | Thomas van Dijk
 

 

Terug naar overzicht