Schonere chemie: medicijnstof zonder giftige chemicaliën

Een groep Nederlandse onderzoekers heeft een nieuw proces ontwikkeld om een essentiële verbinding voor medicijnen en kunststoffen te produceren zonder giftige chemicaliën, uitsluitend met behulp van elektriciteit. De nieuwe methode is energiezuiniger en sluit aan bij de principes van biobased en circulaire chemie door gebruik te maken van hernieuwbare elektriciteit en grondstoffen afkomstig uit landbouwafval.

De betreffende verbinding, 2(5H)-furanon, is een veelzijdige chemische bouwsteen met belangrijke toepassingen in de productie van kunststoffen, geneesmiddelen en geurstoffen. Bij de conventionele productie van 2(5H)-furanon worden doorgaans gevaarlijke stoffen zoals vloeibaar broom gebruikt, wat aanzienlijke veiligheidsrisico's met zich meebrengt.

Hoe het proces werkt

Wetenschappers van Wageningen University & Research (WUR) en de Universiteit Utrecht hebben een elektrochemisch proces ontwikkeld waarbij elektriciteit wordt gebruikt om furfural, een organische verbinding afkomstig van plantaardig landbouwafval, om te zetten in 2(5H)-furanon.

Deze innovatieve aanpak vervangt gevaarlijk vloeibaar broom door onschadelijke bromidezouten, zoals natriumbromide. Tijdens de reactie wordt broom ter plekke (in de reactor) gegenereerd via de oxidatie van bromidezouten, die vervolgens onmiddellijk reageren met furfural. WUR-hoogleraar Harry Bitter, een van de hoofdauteurs van de studie, merkt op dat deze generatie van broom op aanvraag de veiligheid verhoogt doordat er geen giftige chemicaliën meer hoeven te worden opgeslagen.

Een belangrijk kenmerk van deze nieuwe methode is het gebruik van een eenvoudige, onverdeelde elektrochemische reactor, waardoor er geen scheidingsmembraan nodig is. Volgens professor Bitter maakt de afwezigheid van een membraan het proces energiezuiniger, omdat het de elektrische energie vermindert die nodig is om ionen door een fijnmazige zeef te persen. In laboratoriumexperimenten verbruikte het elektrochemische proces minder dan 0,5% van de elektriciteit die een standaard waterkoker verbruikt, terwijl het 0,3 milliliter furanon produceerde.

Een lokale, groenere chemische industrie

Deze elektrochemische methode biedt een eenvoudigere en handigere manier om hernieuwbare bouwstenen op basis van furanon te synthetiseren, waarbij hernieuwbare elektriciteit als aandrijfkracht wordt gebruikt. Dit soort nieuwe processen kan een kans betekenen voor de Europese chemische industrie. Hoewel het onderzoek zich nog in een vroeg stadium bevindt, effent het de weg voor duurzamere en milieuvriendelijkere chemische productieprocessen.