Redacteuren en recensenten van het tijdschrift Green Chemistry hebben een nieuwe studie van de Universiteit van Texas in Arlington, waarin wordt onderzocht hoe algemene chemische technieken milieuvriendelijker kunnen worden gemaakt, als een van de 'hot' artikelen voor 2023 benadrukt.

UTA-wetenschappers onder leiding van Daniel W. Armstrong, de Welch Distinguished Professor of Chemistry and Biochemistry, ontdekten dat het gebruik van koolzuurhoudend water bij chromatografie deze relatief veel voorkomende chemische techniek milieuvriendelijker maakt.

Een techniek die werkt door een mengsel te nemen en te scheiden om de afzonderlijke componenten te onderzoeken. Chromatografie wordt veel gebruikt om de urine van atleten te testen op prestatiebevorderende medicijnen, bewijsmateriaal op de plaats delict zoals bloed en kleding te analyseren, de ingrediënten in voedsel te testen of de de hoeveelheid alcohol in dranken, naast vele andere toepassingen. Eén enkele chromatograaf produceert ongeveer een liter vloeibaar afval, terwijl sommige grote farmaceutische bedrijven meer dan 1.000 chromatografische onderzoeken per dag uitvoeren.

Het gebruik van koolzuurhoudend water bij chromatografie kan de Analytical Method Greenness Score (AMGS) van de techniek verlagen. Hoe kleiner de score, hoe milieuvriendelijker het proces is, aldus Armstrong.

"Ons onderzoek toont aan dat het gebruik van eenvoudig koolzuurhoudend water plus minimale wiskundige verwerking en optimale kolomgeometrieën de laagste AMGS-scores tot nu toe oplevert", aldus Armstrong. "Dit toont aan dat het overstappen op koolzuurhoudende vloeistoffen in plaats van andere vloeistoffen, waar mogelijk, het chromatografieproces veiliger zal maken voor het milieu."

Het team ontdekte ook dat het gebruik van koolzuurhoudende vloeistoffen net zo snel en efficiënt is als andere vloeistoffen die bij chromatografie worden gebruikt.

"Door gebruik te maken van 38 aminozuren als testklasse van moleculen, werd de bruikbaarheid van koolzuurhoudende vloeistoffen als een groen alternatief gepresenteerd met snelheden, efficiënties en resoluties die nooit zijn gerapporteerd", aldus Armstrong. "Toekomstig werk zal het toepassen van wat we hebben geleerd over koolzuurhoudende vloeistoffen in de chromatografie, toepassen op andere methodologieën, zoals massaspectrometrie."

Deze studie corrigeerde ook de oorspronkelijke AMGS-vergelijking en breidde deze uit met meer realistische scheidingen, waaronder chirale aminozuren. Uit het onderzoek bleek ook dat dezelfde aanpak nuttig zou zijn voor NASA, die speciale interesse heeft in de ontwikkeling van lichtgewicht en kleine instrumenten voor buitenaardse in situ chirale/achirale chemische analyse.

Co-auteurs zijn onder meer M. Farooq Wahab, een onderzoeksingenieur, en twee studenten:Troy T. Handlovic en Bailey C. Glass. Handlovic behaalde een Bachelor of Science in scheikunde en een Master of Science in farmaceutische chemie aan de Fairleigh Dickinson University in Madison, New Jersey, voordat hij naar UTA kwam om zijn doctoraat te behalen. Glass, afkomstig uit Arlington, is een tweedejaars onderzoeksassistent die biochemie studeert en plannen heeft om scheikunde te blijven studeren aan de graduate school.

Meer informatie: Troy T. Handlovic et al, Optimalisatie van groenheidsscores van analytische methoden:een case study van aminozuur-enantioseparaties met koolzuurhoudende waterige systemen, Groene chemie (2023). DOI:10.1039/D3GC03005A

Journaalinformatie: Groene chemie

Aangeboden door de Universiteit van Texas in Arlington