Category: экология

Category was added automatically. Read all entries about "экология".

Flammable

Полисера, шитая лимоненом. Зеленохимическая :)

Забавная статья - Max J. H. Worthington et al. Green chemistry and polymers made from sulfur. Green Chem., 2017, 19, 2748-2761
Если кратко:
1. Серы дофига - и вообще она отход нефтепереработки.
2. Если ее погреть, то сей молекулярный кристалл из циклов S8 сначало плавится, а затем S8 размыкаются и полимеризуются в эластомер .S-(Sn)-S.. Что с античных еще времен известно как пластическая аллотропная модификация.
3. Но сей полимер нестабилен из-за радикалов на концах цепей: при охлаждении цепь рассыпается в исходные S8.
4. А зря /отсебятина - используем же мы всякие тиоколы, которые гетерополимеры с Sn - фрагментами /
5. А давайте эти радикальные концы свяжем чем-нибудь - например, алкенами. А еще лучше - полиенами - чтобы получить сетчатый полимер с прочностью повыше, чем у пластической серы.
Где-то вот так:


6. Ну а поскольку green chemistry - штука модная, мы взяли renewable terpenes /отсебятина - а еще эфирные масла приятно пахнут. И не повторять же seminal publication, в которой использовали не совсем renewable m-диизопропилюензол?/ - и получилось такая вот красненькая смолюка
7. Нафига оно нужно? - а эко-френдли связывание тяжелых металлов, например, хайли токсик ртути! ведь посыпали же когда-то ее микроразливы серой и ваще мы еще с курса аналитики смутно помним за зачет по сульфидной классификации катионов
Мы попробовали - и таки связывает Hg2+ и прочие тяж-металл-катионы с аналитлабы по сульфидному анализу
8. Ну и еще есть несколько притянутых за уши потенциальных эко-френдли зеленоэнергетических применений.

Объяснительная записка.
Я совсем не критикую эту статью - чисто эстетически чисто химическая часть мне нравится :)
Но вот Green chemistry - часть мне так живо напомнила советские времена с поисками / описаниями практических применений и народнохозяйственных благ к работам, которые делали ради чистого любопытства-удовольствия :)
Flammable

Двухфазный микробиосинтез

Переслали недавно новость Компьюленты: Как вдвое повысить выход биотоплива при меньших затратах.

Через пресс-релиз New process doubles production of alternative fuel while slashing costs добрался до исходной статьи Pradip B. Dhamole et al. Extractive fermentation with non-ionic surfactants to enhance butanol production. Biomass and Bioenergy, Vol. 40, May 2012, pp. 112–119.

Забавная штука - напомнила сразу две лабораторные работы: по микробиологии и по коллоидной химии.

Итак, по порядку.

Одна из наиболее приятных лаб по микробио - работа по ацетон-бутанольному брожению. Оно характерно для многих клостридий, обычно используется Clostridium acetobutylicum - это хороший продуцент, настолько хороший, что использовался в промышленных целях еще в 1910-х: Британия после начала мировой войны обнаружила, что ацетон и бутанол она импортировала из Германии - и в Манчестере быстренько запустили нанотехнологическое биотехнологическое производство.
Эти клостридии сбраживают углеводы, превращая ~30% субстрата в бутанол и ацетон, а остальное - в CO2 +H2, так что культура бурлит и перемешивания не требует - разве что сильно пенится и пытается выйти из берегов, что неприятно.

Но производственная проблема такого брожения традиционна: метаболиты - и ацетон, и бутанол - токсичны для продуцента, клостридии перестают расти при их концентрациях ~1.5% и 0.5% соответственно. И отгонять их из водного раствора - как это делается в лабораторной работе - термодинамически печально. Тем более в таких инчтожных концентрациях.

Другая лабораторная работа из счастливой юности - определение критической концентрации мицеллообразования (курс коллоидной химии).
Смысл сводится к тому, что любые поверхностно-активные вещества при низких концентрациях образуют истинные растворы, но при повышении концентрации при достижении ею определенной величины при данной температуре молекулы ПАВ начинают объединяться в агрегаты-мицеллы - появляется новая фаза. А где двухфазная система - там и у растворенных субстанций появляется свобода выбора - в какой из фаз преимущественно растворяться/концентрироваться, количественное выражение этой свободы - коэффициенты распределения, т.е. отношения равновесных концентраций субстанции в двух фазах.
Одним из результатов мицеллообразования является такое явление, как солюбилизация - нечто гидрофобное и в воде поэтому нерастворимое обволакивается гидрофобными хвостами ПАВ и увлекается в гидрофобные же ядра мицелл, в результате чего переходит в коллоидный раствор - растворяясь в бытовом смысле этого слова.

В общем, вся теоретическая база статьи описана выше. А экспериментальный результат таков: товарищи взяли культуру Clostridium pasteurianum, добавили разные неионогенные ПАВ, и оказалось, что с некоторым сополимером этилен- и пропиленоксида (L62) клостридии неплохо себя чувствуют и даже, если его, L62, добавить в среду 6%, то выход бутанола удваивается (225% процента от контроля).
Такое повышение выхода наблюдается из-за того, что бутанол - спирт достаточно гидрофобный, коэффициент распределения вода/мицеллярная фаз в этом случае составляет 3-4, и и мицелляная фаза выступает в роли резервуара, куда уходит бутанол, отодвигая время достижения токсичной для бактерий концентрации в воде.

Т.е. подход достаточно интересный и правильный для увеличения выходов подавляющих рост бактерий целевых метаболитов.

Но меня мучает один вопрос.
Я выше писал, что при бутанольном брожении культура Clostridium acetobutylicum сильно пенится и эта пена так и норовит выбраться из сосуда.
Так вот, Dow Chemical продает этот самый Tergitol L62 в качестве пеноподавляющего агента.
Его товарищи из ACES взяли потому, что он попросту был под рукой - или они пытались подавить пенообразование и заметили изменение выходов?