DANKZIJ SUPERKRITISCH KOOLZUUR KRIJGT GROENE CHEMIE RUIMTE

Veel organische oplosmiddelen die noodzakelijk zijn voor het uitvoeren van chemische reacties zijn schadelijk voor het milieu. Superkritisch koolzuur is in bepaalde gevallen een veelbelovend `groen' alternatief, maar dat kon tot voor kort toch niet op grote schaal worden toegepast, omdat te veel verbindingen er – zelfs bij heel hoge druk – niet goed in oplossen. Chemisch technologen van de universiteit van Pittsburgh hebben echter een serie moleculen ontwikkeld die kunnen dienen als intermediair. Net als zeep het oplossen van vuil in water mogelijk maakt, kunnen deze lange ketens de oplosbaarheid van allerlei moleculen in koolzuur sterk vergroten (Nature, 11 mei 2000).

Boven het kritisch punt (74 atmosfeer, 32 graden Celsius) kan koolzuur of kooldioxide (CO2) niet meer als gas of vloeistof bestaan. Het wordt superkritisch en krijgt unieke eigenschappen die tussen die van een gas en een vloeistof in liggen. Al meer dan dertig jaar geleden werd ontdekt dat het in deze toestand heel goed gebruikt kan worden om natuurproducten te extraheren. Zo lost bijvoorbeeld cafeïne er goed in op, waardoor superkritisch koolzuur (sk-CO2) uitermate geschikt is om cafeïnevrije koffiebonen te produceren. Na afloop van de extractie kan het `oplosmiddel' eenvoudig worden verwijderd door de druk te laten zakken, waarna het koolzuur als gas verdwijnt en de cafeïne in zuivere vorm achterblijft.

Op dezelfde `schone' manier zouden ook chemische reacties in sk-CO2 kunnen worden uitgevoerd, maar helaas lossen veel verbindingen er niet goed genoeg in op. Om dat te verbeteren worden soms speciale surfactanten toegevoegd, verbindingen waarvan de ene helft wél goed oplost in sk-CO2 terwijl de andere helft juist een grote affiniteit heeft voor de verbindingen die de chemische reacties aangaan. Dergelijke surfactanten zijn echter duur.

De Amerikaanse chemici hebben nu op basis van goedkope uitgangsmaterialen een molecuul bedacht en gesynthetiseerd dat als surfactant zou kunnen functioneren. Het is een lange keten die afwisselend uit twee verschillende eenheden is opgebouwd. Daardoor heeft het zowel een gunstige interactie met het sk-CO2, als een grote flexibiliteit. Het polymeer lost bijvoorbeeld zowel op in water als in sk-CO2 waardoor het deze twee tot nog toe niet mengbare moleculen bij elkaar kan brengen in een stabiele emulsie.

    • Rob van den Berg