Vetenskapligt genombrott: Jonisk vätska högintressant för att utvinna molekyler ur trä

Tack vare sina unika egenskaper är joniska vätskor i ropet bland annat som lösningsmedel i ”gröna”, hållbara kemiska processer. Nu har två forskarlag vid Umeå universitet upptäckt att enzymer kan utföra sitt katalytiska arbete i en reversibel jonisk vätska. Upptäckten banar väg för enzymatisk förädling av till exempel cellulosa till värdefulla molekyler och industriella produkter. Resultaten presenteras i den ansedda tidskriften ChemSusChem.

Joniska vätskor är salter som är flytande vid rumstemperatur – jämfört med vanligt koksalt som smälter vid 800 grader Celsius. Denna egenskap gör att joniska vätskor har unika egenskaper som gör dem till viktiga lösningsmedel för ”grön” och hållbar kemi.

I en tidigare studie har kemiprofessor Jyri-Pekka Mikkolas forskargrupp upptäckt att hemicellulosa, cellulosa och lignin kan separeras och lösas upp selektivt med en ny typ av så kallad reversibel jonisk vätska. Nu har ett team bestående av Magnus Wolf-Watz och Jyri-Pekka Mikkolas forskarlag upptäckt att enzymer kan arbeta i just denna joniska vätska. Detta är i långt ifrån någon självklarhet eftersom enzymer har evolverat till att arbeta i vattenlösningar.

– Vår upptäckt är ett vetenskapligt genombrott! Manegen är nu krattad för att spjälka värdefulla små molekyler direkt från trä. Det finns många applikationer bland annat framställning av etanol som drivmedel men också mycket annat, säger Magnus Wolf-Watz, universitetslektor vid kemiska institutionen.

Den huvudsakliga experimentella tekniken som använts är NMR, kärnmagnetisk resonans-spektroskopi. En viktig komponent i arbetet har varit utveckling av en helt ny metod för att bestämma enzymatisk aktivitet. Metoden bygger på en realtidsmätning av den kemiska reaktionenmed³¹P NMR-spektroskopi. NMR-infrastrukturen vid Umeå universitet håller internationell toppklass och finansieras av Kempe- och Wallenbergstiftelserna.

– Denna utveckling kommer att få stor betydelse för mätning av enzymatisk katalys i komplexa lösningsmedel och blandningar, och metoden används redan i nya projekt, säger Jyri-Pekka Mikkola, professor vid kemiska institutionen.

Forskarteamet representeras av forskare från både biokemi och teknisk kemi.Jyri-Pekka Mikkolas forskargrupp är en del av Bio4Energys forskningsmiljö som ämnar lyfta bioraffinaderiforskningen i Sverige till nya höjder. Jyri-PekkaMikkolasforskargrupp tillhör även nätverket Wallenberg Wood Science Center.

Huvudförfattare till arbetet är forskningsingenjör Per Rogne. Kempestiftelserna har finansierat Per Rognes arbete i två års tid.

Om Bio4Energy

Bio4Energy är en stark forskningsmiljö inom bioenergi- och bioraffinaderi. Miljön inbegriper Umeå universitet, Sveriges lantbruksuniversitet i Umeå och Luleå tekniska universitet, forskningsinstitut och ett omfattande industrinätverk.

http://www.bio4energy.se/

Om NMR for Life – en svensk infrastruktur

Infrastrukturen är ett samarbete mellan Umeå universitet och Göteborgs universitet

http://www.nmrforlife.se/

Originalartikel:

Artikel i ChemSusChem

För mer information, kontakta gärna:

Magnus Wolf-Watz, kemiska institutionen
Telefon: 076-82 62 053
E-post: magnus.wolf-watz@umu.se

Jyri-Pekka Mikkola, kemiska institutionen
Telefon: 070-620 03 71
E-post: jyri-pekka.mikkola@umu.se

Pressfoton för nedladdning. Foto: Johan Gunséus

Gruppbild i trappa. Från vänster Magnus Wolf-Watz, Per Rogne och Jyri-Pekka Mikkola

Gruppbild på labb. Från vänster Magnus Wolf-Watz, Per Rogne och Jyri-Pekka Mikkola

Per Rogne och Magnus Wolf-Watz framför NMR-infrastrukturen

Gruppbild med grön bakgrund. Från vänster Magnus Wolf-Watz, Per Rogne och Jyri-Pekka Mikkola