08 Μαρ 2007

Βιοκατάλυση. Η πράσινη προσέγγιση.

2ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Πράσινης Χημείας, 2007, ΑΡΘΡΑ Σχόλια κλειστά

Α.Ι. Μαρούλης, Κ.Χατζηαντωνίου-Μαρούλη, Μ. Παλασοπούλου

Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

2ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Πράσινης Χημείας

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης των ειδών έχουν δημιουργήσει χιλιάδες μικροοργανισμούς που περιέχουν ένζυμα γνωστά για το ότι καταλύουν σχεδόν κάθε χημική αντίδραση. Τα ένζυμα έχουν διάφορα χαρακτηριστικά γνωρίσματα έναντι των συμβατικών χημικών καταλυτών όσον αφορά την χημειο-, regio– και στερεο-εκλεκτικότητα, την υψηλή καταλυτική ενεργότητα, την έλλειψη ανεπιθύμητων δευτερευουσών αντιδράσεων, και τη λειτουργία κάτω από τους ήπιες συνθήκες. Τα ένζυμα συντελούν στην απλοποίηση των σταδίων μιας βιομετατροπής, καθώς και στην αποφυγή χρήσης σε μεγάλο βαθμό τοξικών ή επικίνδυνων αντιδραστηρίων και διαλυτών. Εκτός από αυτά τα χαρακτηριστικά, τα ένζυμα είναι ελκυστικά ως ανανεώσιμοι και φυσικοί καταλύτες. Αυτά ευνοούν την καθιέρωση της βιοκατάλυσης ως εργαλείο της Πράσινης Χημείας.

Εκτός από μερικές εξαιρέσεις, οι περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές της βιοκατάλυσης αφορούν προϊόντα μικρού όγκου και μεγάλης αξίας, όπως τα φάρμακα και οι ειδικά χημικά αντιδραστήρια 1,2. Οι εξαιρέσεις περιλαμβάνουν την αιθανόλη και τη φρουκτόζη που παράγονται με ζύμωση σε περισσότερους από εκατομμύριο τόνους ετησίως3. Για τη μαζική παραγωγή όμως χημικών ουσιών, ολόκληρα κύτταρα ή ένζυμα χρειάζονται περαιτέρω εφαρμοσμένη μηχανική για να αυξηθεί η απόδοση και η σταθερότητα τους και για να ελαττωθεί το κόστος παραγωγής4.

Η χρησιμότητα των ενζύμων5 μπορεί να ενισχυθεί πολύ με τη χρησιμοποίηση τους στους οργανικούς διαλύτες και ακόμη σε υπερκρίσιμα ρευστά και ιονικούς διαλύτες6,7 παρά στα φυσικά υδατικά μέσα αντίδρασής τους. Σε τέτοια φαινομενικά εχθρικά περιβάλλοντα τα ένζυμα μπορούν να καταλύσουν αντιδράσεις αδύνατες στο νερό και να γίνονται σταθερότερα. Η ενζυμολογία που βασίζεται στη χρήση μη υδατικών μέσων εισάγει νέα δεδομένα στους μηχανισμούς των ενζύμων.

Στην εργασία αυτή παρουσιάζoνται σημαντικές βιοκαταλυτικές διεργασίες για τη βιομηχανία (παραγωγή βιταμίνης C, ημισυνθετικών πενικιλλινών, και κεφαλοσπορινών, ακρυλαμιδίου, αδιπικού οξέος και άλλων σημαντικών χημικών προϊόντων από υδρογονάνθρακες, βιταμίνης B2 (ριβοφλαβίνης), βιοπολυμερών) που έχουν αντικαταταστήσει τις αντίστοιχες κλασσικές. Δίνεται έμφαση στα ένζυμα που χρησιμοποιούνται για οικονομικότερη και περιβαλλοντολογικά αποδεκτή διεργασία παραγωγής των προϊόντων αυτών. Η βελτιωμένη ενεργότητα και εκλεκτικότητα των ενζύμων που επιτυγχάνεται σε μη υδατικά διαλύματα δεικνύεται στην trans-εστεροποίηση παρουσία της λιπάσης Candida antarctica (CalB) σε συνδυασμό πράσινων διαλυτών. Επιπρόσθετα, παρουσιάζεται η βιοκαταλυτική αποθείωση των ορυκτών καυσίμων ως μια περιβαλλοντικά αποδεκτή λύση στη διαχείριση των οργανικών αποβλήτων.

Για το πλήρες κείμενο πατήστε το παρακάτω εικονίδιο.

Comments are closed.
Πράσινη Χημεία - Green Chemistry