L'un des plastiques les plus réussis est le polyéthylène téréphtalate (PET), le matériau que nous utilisons pour fabriquer des bouteilles et des fibres pour les vêtements. Cependant, Le PET est fabriqué à partir de blocs de construction à base de pétrole. Une alternative au PET peut être réalisée à partir de molécules de furane biosourcées, mais pour polymériser ces furanes, il faut des catalyseurs toxiques et des températures élevées. Maintenant, chimistes des polymères de l'Université de Groningen, dirigé par le Pr Katja Loos, ont décrit une méthode de polymérisation enzymatique. Leurs résultats ont été publiés dans la revue ChemSusChem le 29 janvier.

Le PET est utilisé pour fabriquer des bouteilles de boissons gazeuses car il possède d'excellentes propriétés barrières, qui garde le pétillant à l'intérieur. "Mais les polymères à base de furane sont une bonne alternative, " dit Katja Loos. Furans, qui se caractérisent par un cycle aromatique à quatre atomes de carbone et un atome d'oxygène, peut être fabriqué à partir de sucres dérivés de la biomasse, et polymérisé en polyéthylène 2, 5-furandicarboxylate (PEF). D'autres copolyesters peuvent également être créés à partir de furanes, ce qui donne des plastiques aux propriétés différentes.

Enzymes

« Les furanes sont principalement produits avec des enzymes. Mais pour la polymérisation, les mêmes procédés que ceux utilisés pour la production de PET depuis 70 ans sont utilisés, " dit Loos. Les catalyseurs à base de métaux toxiques et les températures élevées nécessaires à ce processus signifient qu'il n'est pas très respectueux de l'environnement.

C'est pourquoi Loos et ses collègues ont recherché une méthode de polymérisation alternative, celui qui utilise des enzymes. "Nous avons finalement trouvé une enzyme disponible dans le commerce qui ferait cela, " dit Loos. Les polymères sont fabriqués en combinant des furanes avec des monomères linéaires, soit des diols aliphatiques, soit des esters éthyliques diacides. L'enzyme Candida antarctique la lipase B (CALB) est une lipase qui brise les liaisons ester, mais la polymérisation nécessite la création de ces liaisons. Cela peut sembler contre-intuitif, mais ce n'est pas, explique Loos :« Les enzymes catalysent les réactions d'équilibre, et nous avons simplement poussé l'équilibre vers la formation de liaisons ester."

Surprenant

Dans leur papier, les scientifiques décrivent comment le CALB et un certain nombre de furanes et de monomères linéaires sont utilisés pour former différents copolyesters. Ils ont réussi à augmenter la teneur en unités aromatiques du polyester à un point qui dépasse les propriétés du PET. La polymérisation enzymatique, donc, semble être une alternative viable à la polymérisation catalytique actuelle.

« Dans nos expériences, nous avons utilisé de l'éther comme solvant, ce que vous ne voulez pas dans un réglage d'usine. Mais comme le point de fusion des furanes est assez bas, nous sommes convaincus que la polymérisation enzymatique fonctionnera également dans les monomères liquides, " dit Loos.

L'enzyme CALB étant disponible dans le commerce, il est surprenant que personne ne l'ait utilisé auparavant pour éviter le processus des catalyseurs toxiques et des températures élevées. La seule explication que peut offrir Loos est que la plupart des lignes de production de polyester sont conçues pour utiliser ces réactions classiques, plutôt que l'alternative enzymatique. Et changer une ligne de production coûte cher. "Toutefois, notre procédé de polymérisation enzymatique serait idéal pour les nouvelles entreprises travaillant sur des alternatives vertes au PET."