В отдаленной перспективе ткань для одежды можно будет изготавливать из сахара. Исследователи из Института Биоинженерии и Нанотехнологии Сингапура разработали новый химический процесс, позволяющий конвертировать углеводы непосредственно в адипиновую кислоту.

Адипиновая кислота представляет собой важное вещество, которое применяется для получения нейлона для одежды и других товаров повседневного спроса – ковровых покрытий, веревок и зубных нитей. В промышленности адипиновую кислоту производят из нефтехимического сырья, используя стадии окисления азотной кислотой, в результате чего в атмосферу попадает большое количество оксидов азота, парниковых газов, вносящих существенный вклад в глобальное потепление.



Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., (2014) DOI: 10.1002/ange.201310991

Исполнительный директор Института Биоинженерии и Нанотехнологии Джеки Йинг (Jackie Y. Ying) отмечает, что в рамках озабоченности о глобальном состоянии окружающей среды, а также исчерпании запасов ископаемых источников органических веществ, возникает насущная необходимость в разработке новых возобновляемых источников энергии и сырьевых материалов. Разработанная исследователями экологически безопасный способ каталитической конверсии сахара в адипиновую кислоту является элементом решения таких задач.

Получаемая из возобновляемого растительная сырья адипиновая кислота может быть синтезирована из слизевой кислоты, которая получается за счет окисления углеводов, извлекаемых из кожуры фруктов. Существующие процессы получения адипиновой кислоты из растительного сырья или требуют большого количества стадий, благодаря чему отличаются низким выходом, или могут быть реализованы в жестких условиях при большом давлении водорода и в присутствии сильных кислот, что делает такие подходы дорогими и небезопасными.

Новый каталитический процесс, разработанный исследователями из Института Биоинженерии и Нанотехнологии отличается эффективностью и экологической безопасностью. Для конверсии слизевой кислоты в адипиновую кислоту требуется реакция дезоксидегидратации, в которой необходимо одновременно удалить и кислород и воду, используя одновременно процессы восстановления и отщепления воды. Исследователи обнаружили, что комбинация в одном реакторе реакции дезоксидегидратации и реакции трансферного гидрирования (transfer hydrogenation) за счет добавки спирта-растворителя позволяет получить адипиновую кислоту с выходом 99% (наилучшие выходы, которые были получены ранее, составляли 60%). Метод может оказаться идеальным для промышленного применения, поскольку условия реакций относительно мягки и безопасны, а для получения конечного продукта требуется одна или две стадии.

Руководитель исследования, доктор Юген Жонг (Dr Yugen Zhang) отмечает, что новая работа раскрывает безграничный потенциал в разработке методов получения промышленно важных реагентов из растительного сырья, добавляя, что разработанный протокол делает на шаг ближе внедрение в производство получение адипиновой кислоты из растительного сырья. Следующий этап работы, требующийся для окончательной отшлифовки этой зеленой технологии – использование в качестве сырья не модельных соединений, а сырой растительной массы.