Nilon – loại sợi tổng hợp được sử dụng phổ biến thứ hai trên thế giới có vai trị quan trọng trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Nhưng quá trình sản xuất nilon lại kéo theo nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường ! Vấn đề đặt ra cho các nhà hóa học là tìm được phương pháp mới để sản xuất nilon mà ít gây ơ nhiễm.
Axit adipic là một trong những mục tiêu được nhắm tới vì nó là ngun liệu chính của nilon. Phương pháp truyền thống để sản xuất axit adipic ra đời cách đây gần một thế kỉ và đến nay vẫn áp dụng, đi từ benzen, một hoá chất gây ung thư lấy từ nguồn nguyên liệu không tái sinh là dầu mỏ. Việc chuyển hố benzen thành axit adipic địi hỏi nhiệt độ cao và áp suất cao. Khâu cuối cùng của q trình nhiều giai đoạn có sự tham gia của axit nitric tạo ra khí nhà kính nitơ oxit (N2O). Trong bảng xếp hạng về ơ nhiễm khí quyển thì ngành sản xuất axit adipic chiếm tới 10% lượng N2O sinh ra. Tại một phịng thí nghiệm, nilon đã được sản xuất từ loại đường phong phú nhất trong tự nhiên: D- glucozo. Hai nhà hoá học Karen Draths và John thuộc trường đại học Purdue bang Indiana, Mỹ, hi vọng rằng phương pháp này sẽ được triển khai để thay thế các quy trình vừa gây ơ nhiễm vừa tốn năng lượng hiện nay.
Từ đường D-glucozo có thể sản xuất được sợi nilon ?
Nhưng D- glucozo ở đâu ra? Thật đơn giản, dễ kiếm và nhiều vơ kể. Đó là các phế liệu nơng nghiệp dưới dạng xenlulozo. Hai nhà khoa học vừa nói trên đã chỉ ra một con đường mới dùng enzym để chuyển hoá D- glucozo thành axit muconic. Chất này sẽ phản ứng với hidro để tạo thành axit adipic. Để chuyển hóa D-glucoza thành axit muconic, Draths và John đã kết hợp hai xúc tác sinh học phỏng theo quá trình trong thiên nhiên.
Quá trình thứ nhất: biến D- glucozo thành các axit amin như Phenialamin, Tiroxin và Tritophan(cả ba đều chứa vòng benzen). Một tác động tự nhiên dẫn dắt các axit amin này qua hợp chất trung gian là axit 3- Dehidro- Sikimic (DHS), hai nhà bác học này coi phân tử trên là chìa khóa để tạo ra axit adipic.
Họ thấy rằng có thể tăng hiệu suất của DHS đến cực đại bằng cách dùng thể đột biến di truyền của vi khuẩn E. Coli kí hiệu bằng mã số AB2834. Ngồi ra cịn có các enzym khác nữa được Draths và John huy động để chuyển hoá DHS thành axit muconic. Hiệu suất sản xuất axit này tính theo D-glucozo là 30%.
Giai đoạn cuối cùng là một q trình hóa học thuần túy, axit muconic chuyển thành axit adipic bằng cách hydro hoá trên xúc tác platin.
Các nhà phát minh cho rằng triển khai quy trình này trên quy mơ công nghiệp là không phải dễ dàng. Song thuận lợi lớn đối với cơng nghiệp là quy trình diễn ra ở nhiệt độ và áp suất thường. Việc sản xuất nilon từ nguyên liệu sinh học đã mở ra phương pháp mới bảo vệ môi trường để nilon giảm đi danh tiếng là “kẻ gây ô nhiễm” và mãi giữ được vị trí thứ nhất trong thế giới sợi tổng hợp.