Onderzoekers van Aalto University en York University zijn erin geslaagd een waterafstotende composietstructuur te creëren uit ligninedeeltjes, waarin de enzymen of biokatalysatoren kunnen worden gescheiden van het omringende water. De doorbraak werd bereikt toen de onderzoekers ontdekten dat, door de oppervlaktelading van enkele ligninedeeltjes te reguleren, enzymen kunnen worden gemaakt om aan het oppervlak van deeltjes te hechten. Als materiaal dat de structuur ondersteunt, ze gebruikten een natuurlijk polymeer geïsoleerd uit zeewier.

Uitgangspunt voor het onderzoek was de noodzaak om lignine te gebruiken, een bijproduct van de pulpindustrie, voor nieuw, grootschalige doeleinden. De onderzoekers waren verrast om te ontdekken dat, wanneer geïntroduceerd, de ligninedeeltjes vermenigvuldigden de enzymefficiëntie en maakten enzymrecycling mogelijk in een synthetische reactie die anders niet in water zou plaatsvinden.

“Het mooie van deze methode zit in de eenvoud en schaalbaarheid. We zijn nu al in staat om ligninedeeltjes te produceren in batches van enkele kilogrammen. we hopen dat dit een duurzame optie wordt voor de enzymindustrie om fossiele materialen in technische toepassingen te vervangen, ", zegt postdoctoraal onderzoeker Mika Sipponen.

Lignine vermenigvuldigt niet alleen de enzymefficiëntie, het laat ook goede resultaten zien in vergelijking met de stoffen die momenteel op de markt zijn, gemaakt van niet-duurzame bronnen. "Het commerciële enzym dat we als referentie gebruiken, is bevestigd aan het oppervlak van synthetische acrylhars die is geproduceerd uit fossiele grondstoffen. Ter vergelijking:deze nieuwe biokatalysator was hoogstens twee keer zo actief, ’ voegt Sipponen toe.

In de reactie, alcohol en organisch zuur gemaakt bij de productie van biobrandstoffen produceerden een in water onoplosbare ester met een ananasgeur. Het proces opent nieuwe mogelijkheden voor de productie van biobased polyesters, ook.

"We zijn verheugd dat de jarenlange investeringen in het onderzoek naar ligninedeeltjes significante resultaten beginnen op te leveren. We voorzien verschillende mogelijke toepassingen voor bolvormige deeltjes in groene chemieprocessen en de ontwikkeling van nieuwe materialen, ", zegt onderzoeksleider professor Monika Österberg.

Het onderzoek werd gefinancierd door de Academie van Finland.

Het artikel "Ruimtelijk opgesloten lignine nanosferen voor biokatalytische estersynthese in waterige media" werd gepubliceerd in Natuurcommunicatie .