Uma bactéria está atendendo a um desejo há muito acalentado por muitos químicos. A bactéria E. coli, que foi modificado para equipá-lo com enzimas especiais, foi mostrado para fazer blocos de construção para plásticos, como poliésteres, diretamente dos componentes do petróleo chamados alcanos, usando muito pouca energia. Este estudo foi realizado por Youri van Nuland e ele obteve seu doutorado para esta pesquisa na Wageningen University &Research em 20 de outubro.

Para produzir plásticos, os blocos de construção em questão devem ser acoplados uns aos outros, cada bloco de construção precisa de dois grupos químicos especiais, que pode ser comparado a 'ganchos' ou 'olhos', em suas extremidades. Os alcanodióis são blocos de construção particularmente importantes. Eles são alcanos, como propano e butano, com dois grupos de álcool em suas extremidades e podem ser usados ​​para a produção de poliésteres, poliuretanos, poliamidas e outros plásticos.

Os blocos de construção de alcanodiol atualmente no mercado são muitas vezes feitos de acetileno ou benzeno de matérias-primas mais complexas, por meio de uma série de etapas de uso intensivo de energia que liberam grandes quantidades de dióxido de carbono e gás hilariante (óxido nitroso). Seis quilos de CO2 são emitidos por quilo de produto. Cerca de 1,8 milhões de toneladas de butanodiol são produzidas anualmente.

Lista de desejos químicos

Uma solução óbvia seria, portanto, fazer esses blocos de construção de alcanodiol diretamente do simples, alcanos prontamente disponíveis, equipando ambas as extremidades dessas moléculas com um grupo de álcool ou 'gancho'. Essa conversão consome pouca energia e libera apenas quantidades limitadas de gases de efeito estufa. Um método de conversão desse tipo, portanto, está no topo da lista de desejos desde o nascimento da indústria petroquímica.

Até aqui, Contudo, os muitos laboratórios industriais e universitários não foram capazes de realizar uma rota direta para sintetizar esses blocos de construção para a fabricação de plásticos. O problema era que, durante o processo, os átomos de carbono internos dos alcanos foram equipados com um grupo álcool, bem como os átomos de carbono externos. Isso significava que a reação química não era específica o suficiente e gerava subprodutos indesejáveis. Os grupos de álcool eram, além disso, convertido em grupos de ácido ou a molécula inteira foi queimada em dióxido de carbono e água.

A enzima alcano hidroxilase (AlkB) é especificamente capaz de equipar apenas os átomos de carbono externos dos alcanos com grupos de álcool, embora também mude os grupos de álcool em grupos de ácido. Além disso, só é capaz de fazer isso em um lado da molécula de alcano. Parecia que os desejos do químico não seriam atendidos; houve um impasse.

Contudo, Youri van Nuland, um aluno de PhD no grupo de pesquisa de Engenharia de Bioprocessos na Wageningen University &Research, conseguiu agora realizar a conversão desejada de alcanos em alcanodióis usando a enzima AlkB. Ele modificou geneticamente uma cepa da bactéria E. coli e a equipou com AlkB e outra enzima, álcool acetiltransferase. A enzima Atf1 protege rapidamente o grupo álcool formado por AlkB, ao permitir que reaja com o ácido acético para formar um éster estável antes que possa ser convertido em um grupo ácido. Um ponto surpreendente aqui é que o AlkB agora é capaz de equipar a outra extremidade do alcano com um grupo álcool também e que o Atf1 também permite que ele reaja para formar um éster. Os ésteres formados a partir de um alcanodiol são fáceis de converter no alcanodiol necessário e essa conversão requer pouca energia.

Youri van Nuland demonstrou essa conversão em escala de laboratório com alcanos variando de butano a decano. Mais otimização e aumento de escala serão necessários para transformar o método em um processo industrial. Uma patente está pendente para sua descoberta.