استخدام العوامل المساعدة البيولوجية Microbal Biocatalysis

مثال : استخدام العوامل المساعدة البيولوجية فى تحضير حمض الاديبيك Adipic acid من الـ د. جلوكوز D. glucose.

ويصنع فى الولايات المتحدة وحدها حوالى 4 بليون طن من حمض الاديبك الذى يدخل فى صناعات كثيرة . فيستخدم فى صناعة البولى يوريثان ومواد التشحيم كما يستخدم كإضافات لزيادة التلدين Plasticizer كما يضاف إلى المواد الغذائية لإكسابها قليل من الحمضية . أما غالبية الكمية المنتجة من حمض الاديبك تستخدم فى صناعة النايلون -6.6 وذلك بإجراء عملية التكثيف والبلمرة لحمض الاديبيك مع هكسان مثيلين داى أمين ومن المعروف الاستخدامات العديدة للنايلون فى صناعة الألياف التى تدخل صناعة الأنسجة والشربات الحريمى والسجاد ومواد التنجيد وإطارات السيارات وغيرها من الصناعات .

والطريقة التقليدية لصناعة حمض الاديبك تبدأ من  البنزين الناتج من البتروكيماويات وقد سجل البنزين كمادة مسرطنة . بجانب أن هذه الطريقة يصاحبها انبعاث غاز اكسيد النيتروز والذى يلعب دورا كبيرا فى تدمير طبقة الأوزون أى أن هذه الطريقة تسبب الضرر لصحة الإنسان وسلامة البيئة ويبين الشكل التالى تحضير حمض الاديبيك بالطريقة التقليدية وبطريقة استخدام العوامل المساعدة البيولوجية ⁽¹⁾ .

الخطوة (a) تمثل عملية هدرجة البنزين للحصول على السيكلوهكسان وذلك باستخدام عامل مساعد هو Ni-Al₂O₃ .

الخطوة (b) تمثل أكسدة السيكلو هكسان فى وجود عامل مساعد (الكوبلت) وفى وجود الأكسجين (O₂) .

الخطوة الثالثة (c) تتم فى وجود النحاس (Cu) و NH₄VO₃  وفى 60% حمض نتريك وهذا التفاعل ينتج عنه مواد جانبية مثل أكسيد النتروز نتيجة تأثير حمض النيتريك فى أكسدة السيكلوهكسان والسيكلوهكسانول وتنطلق غازات أكسيد النيتروز إلى الهواء مباشرة . ونظرا للكميات الضخمة التى يتم تحضيرها من حمض الاديبيك بهذه الطريقة فإن هذه العملية تتسبب فى زيادة غاز أكسيد النيتروز فى الهواء بمقدار 10% كل عام . وهذا الغاز هو أحد العوامل المسببة لثقب الأوزون كما أنه يتسبب فى رفع درجة حرارة طبقة الغلاف الجوى القريبة من الأرض وهذه الظاهرة المعروفة بتأثير البيت الأخضر . وبالرغم من أن شركة Dupont المنتجة لهذا الحمض (الاديبيك) تطور الآن تقنية جديدة لاستبعاد أكسيد النيتروز من الغازات المنطلقة فى الهواء وبالرغم التكلفة العالية لهذه العملية فإن المنع التام لانطلاقه لم يتم بعد .

واضح أن هذه الطريقة فى تحضير حمض الاديبيك تمثل خطورة على البيئة وصحة الإنسان للأسباب الآتية :

• استخدام كمية كبيرة من البنزين وهى مادة مسببة لمرض السرطان للإنسان.
• المادة البادئة وهى البنزين هى ناتج من تقطير البترول وهى مادة خام غير متجددة .
• انطلاق غازات ملوثة للبيئة مثل أكسيد النيتروز والتى تسبب كوارث بيئة مثل رفع درجة حرارة الغلاف الجوى وتأثيرها الضار على طبقة الأوزون.
• التكلفة العالية لمنع انطلاق غاز أكسيد النيتروز إلى الهواء .
• استخدام ظروف مكلفة لهذا التفاعل ( درجات حرارة عالية وضغط عالى )

أما علماء الكيمياء الخضراء فيقترحون طريقة جديدة والتى تتحاشى كل العيوب السابق ذكرها . فالمواد البادئة هى D-glucose  وهى مادة ليس لها سمية تستخلص من النشادر أو السيليلوز والمزيد من المواد الخام اللازمة للحصول عليهم يتم تجدده موسميا مع كل زراعة لقصب السكر .

ويستخدم فى الخطوة (d) عامل مساعد بيولوجى لتحويل    D-glucose إلى Cis- muconic acid ثم تتم فى الخطوة (e) عملية هدرجه الحامض الأخير متحولا إلى حمض الاديبيك .

ويتميز استخدام العامل المساعد البيولوجى بوفرة الناتج مما يمثل قيمة اقتصادية عالية .

REFERENCE 

1-          Draths, K.; Forst, J., ibid, p. 34.