211service.com
Groene chemici synthetiseren vanilline uit zaagsel
De vraag naar vanillearoma overtreft het aanbod van natuurlijke vanillestokjes met maar liefst tien tegen één. Er is dus grote belangstelling voor het vinden van goedkope en gemakkelijke manieren om vanilline te synthetiseren, het fenolische aldehyde dat het actieve ingrediënt is in deze smaakstof.
Een al lang bestaande benadering is om vanilline te maken uit lignine, een biopolymeer dat wordt aangetroffen in houtpulp en bijgevolg een van de meest voorkomende organische polymeren op aarde. Tweedehands boekwinkels hebben de neiging om aangenaam te ruiken omdat de lignine in papier afbreekt tot vanilline. In de jaren tachtig was ongeveer 60 procent van de synthetische vanilline in de wereld afkomstig van lignine-afval dat door een enkele papierfabriek in Canada werd geproduceerd.
Er is echter een probleem met deze benadering. Het commerciële proces voor het oxideren van lignine is gebaseerd op een mengsel van natriumhydroxide en natriumsulfide, witte vloeistof genaamd, een sterke base en zeer corrosief. De bijproducten van dit proces moeten later worden geneutraliseerd met sterke zuren. Bijgevolg is de productie van vanilline op deze manier zo schadelijk voor het milieu dat het tegenwoordig nog maar zelden wordt gebruikt.
Andere benaderingen waarbij organische oplosmiddelen betrokken zijn, worden ook vermeden omdat deze oplosmiddelen zeer ontvlambaar en giftig zijn en aanzienlijke milieurisico's met zich meebrengen.
In plaats daarvan hebben scheikundigen de neiging om vanilline te synthetiseren met behulp van een groener maar duurder proces op basis van het petrochemische materiaal guaiacol.
Desalniettemin is er brede belangstelling voor het vinden van een milieuvriendelijke manier om vanilline uit lignine te maken, omdat het zo goedkoop kan zijn.
Vandaag zeggen Ahmad Shamsuri en DK Abdullah van University Putra Malaysia dat ze een milieuvriendelijke manier hebben ontdekt om lignine te oxideren tot vanilline die de potentie heeft om de economie van de vanillinesynthese te veranderen.
Hun methode is gebaseerd op de relatief nieuwe chemie van ionische vloeistoffen, zouten die in vloeibare toestand voorkomen. Deze vloeistoffen bestaan uit anionen en kationen die, hoewel gebonden, ook in vloeibare toestand vrij kunnen bewegen.
De meeste ionische vloeistoffen zijn enorm giftig. Maar de laatste jaren zijn scheikundigen gaan spelen met versies met anionen en kationen die veel minder reactief en dus minder schadelijk zijn.
Een daarvan is 1,3-dimethylimidazoliummethylsulfaat - een relatief goedaardige stof die vloeibaar is bij kamertemperatuur
Shamsuri en Abdullah begonnen met lignine die ze haalden van een plaatselijke zagerij die rubberbomen verwerkte. Ze losten de lignine op in het 1,3-dimethylimidazoliummethylsulfaat en borrelden vervolgens zuurstof door de vloeistof. Ten slotte scheidden ze vervolgens de vanilline en eventuele andere oxidatiebijproducten door het mengsel te filtreren.
De resultaten van hun analyse van dit filtraat zijn interessant. Shamsuri en Abdullah gebruikten zowel Fourier-transformatie-infraroodanalyse als hogedrukvloeistofchromatografie om de aanwezigheid van vanilline in dit spul te identificeren.
Dat is belangrijk omdat het het potentieel aantoont van ionische vloeistoffen om milieubelastende processen te vervangen door veel groenere. Inderdaad, de groene chemiebeweging verandert stilletjes de manier waarop de chemische industrie haar werk doet en maakt daarbij enorme stappen om de planeet te helpen behouden. Het is een van de grote onvertelde verhalen van de moderne wetenschap.
Misschien is de toekomstige productie van vanilline daar maar een klein onderdeel van.
Referentie: arxiv.org/abs/1306.2442 : Een voorlopige studie van de oxidatie van lignine van rubberhout tot vanilline in ionisch vloeibaar medium