Synthesis of Levulinic Acid and Derivatives From Muconic Acid

Promovendus/a: Céderic Ver Elst

Promotor(en): Bert Maes

Een van de grote uitdagingen van onze tijd is de transformatie van onze op aardolie gebaseerde industrie naar een duurzamer model op basis van andere koolstofbronnen. Het steeds groeiend probleem van de opwarming van de aarde, terwijl de wereldbevolking blijft groeien, maakt deze kwestie actueler dan ooit. Dit heeft chemici ertoe aangezet om alternatieve grondstoffen voor de chemische industrie te onderzoeken, waarbij niet-eetbare biomassa (bijvoorbeeld lignocellulose uit plantaardig afval) een bijzonder aantrekkelijke kandidaat is. In de zogenaamde “bioraffinaderij” kan dit namelijk worden omgezet in “platformmoleculen”, die kunnen dienen als de basis van een brede waaier aan andere producten met een grote variëteit aan toepassingen.​​

Levulinezuur is één van de cruciale biohernieuwbare platformmoleculen en kan worden omgezet in producten gaande van oplosmiddelen en additieven voor biobrandstof, tot medicijnen en weekmakers. Het wordt momenteel industrieel gemaakt uit niet-eetbare suikers zoals xylaan of cellulose. Deze methodes zijn echter verre van ideaal aangezien ze corrosieve zure katalysatoren gebruiken, vrij lage opbrengsten hebben en er vaste residu’s vrijkomen die humines heten. Het is dan ook geen verrassing dat levulinezuur vandaag de dag nog maar op kleine schaal wordt geproduceerd en dat men op zoek is naar betere productiemethode’s.​​


In dit doctoraatsproefschrift wordt een alternatieve route naar levulinezuur onthuld, vertrekkende van een ander biohernieuwbaar platformmolecuul genaamd muconzuur. Dit kan uit lignocellulose worden aangemaakt via zowel chemische als biotechnologische methodes. Door muconzuur simpelweg te verwarmen in hogetemperatuurswater onder autogene druk kon levulinezuur worden bekomen met een hoge opbrengst, zonder dat andere reagentia of moeilijke opzuiveringen nodig waren. De methode werd gedemonstreerd op echte biogebaseerde grondstoffen, zoals dennenhout en muconzuur gemaakt door fermentatie van suikers door een gist. Bovendien kon de methode worden aangepast om rechtstreeks waardevolle levulinaatesters te produceren.