CO2 – from waste material to pharmaceutical in one single process

In one single process, Aarhus researchers are producing medicine out of carbon dioxide (CO2) – the major climate culprit. The process simultaneously spares workers in the pharmaceutical industry from contact with hazardous carbon monoxide.

2014.06.27 | Anne-Mette Siem

By means of chemistry, it can make good sense to transform the much-criticised waste material CO2 into pharmaceutical products. (Photo: Anders Trærup, Aarhus University)

This image shows one of the chambers the researchers use to transform CO2 into pharmaceuticals in one single process. Hazardous carbon monoxide is produced in the chambers and then turned into pharmaceuticals without being touched by human hands. (Photo: Anders Trærup, Aarhus University)

We are used to hearing that the greenhouse gas CO2 is a major problem. Far too much CO2 is emitted, and this is contributing to climate change all over the world. But what if we were to turn it all around and try to regard CO2 as a valuable resource? How can we turn a waste product that has significant consequences for our climate and environment into something that is useful? A group of researchers at Aarhus University has taken up the challenge and transformed CO2 into chemicals that are being used to produce medicine. And it is all done in one single process. “The aim was to convert CO2 into something we can use,” says Professor Troels Skrydstrup, one of the researchers behind the study.

Read more (in Danish only) below. For contact details in English, go to the bottom of the page.

 

Lægemidler i ét hug

I studiet, der er publiceret i JACS (Journal of the American Chemical Society ), har forskerne fremstillet fire forskellige kendte lægemidler, der blandt andet kan bruges til bedøvelse, mod depression og angst og til behandling af æggestokkræft ud af CO2. Det har de gjort i et lukket kammer, så der kun har skullet en proces til at omdanne CO2 til et produkt, der er direkte brugbart i medicinalindustrien. Noget, der gør studiet unikt, da alle andre studier stopper, når man har omdannet CO2 til CO, der er først skridt i processen for at skabe et lægemiddel.

 

Lukket kammer skaber sikkerhed

Det med at omskabe CO2 til medicinsk kemikalier i en enkelt proces er en rigtig god ide. For at kunne genbruge CO2 skal man nemlig pille det ene O fra gassen – altså tage det ene iltatom væk – så man får CO, der er det stof, der skal bruges til at fremstille kemikalierne med. CO er også kendt kulmonoxid eller kulilte, og er en ekstremt vigtig gas for den kemiske industri, der bruger den til en lang række reaktioner. Desværre er det også en ekstremt giftig gas, der oven i købet er lugt- og farveløs.  Det er derfor kompliceret at håndtere den på en ufarlig måde.

I processen har de aarhusianske forskere helt sprunget håndteringsledet over, i det de har omdannet CO2 til CO og derfra videre til de medicinske kemikalier i samme proces i et lukket system. Endda ved stuetemperatur. Processen  bliver ufarlig, fordi man ikke på noget tidspunkt får kontakt med CO, og heller ikke behøver at opbevare den farlige gas.

 

Målet er energineutrale CO2-produkter

Det lyder enkelt bare at fjerne et iltatom fra CO2, så det bliver til CO. Men det er i virkeligheden en meget vanskelig opgave, da CO2 er et af de mest stabile molekyler, der findes, og derfor ikke sådan lige lader sig omdanne.

”Den store udfordring er at omdanne den stabile CO2 til noget, der er nyttigt på en selektiv måde, så vi ved, hvad vi får ud i den anden ende”, siger professor Kim Daasbjerg, der også har været med i undersøgelsen. Forskerne løste det ved at finde et materiale med en stor og porøs overflade, der kan suge CO2 op. Desuden tilførte de en reagens, der modtager det ekstra O, så der bliver skabt CO eller kulilte. Ved hjælp af en katalysator fik de skabt en ekstra reaktion, der omdanner kulilten til lægemidlet.  De fire forskellige typer lægemidler er fremkommet ved mindre ændringer i opstillingen.

 

”Vores system er endnu ikke perfekt”, fortæller Troels Skrydstrup. ”Men nu har vi vist konceptet og kan arbejde videre med at forfine det”. 

Målet er dels at skabe andre produkter ud af CO2, dels at gøre det på en energineutral måde. Derfor arbejder forskergruppen videre på, at processen skal foregår ved hjælp af sol- eller vindenergi. Gruppen søger nu om at etablere et forskningscenter, der skal arbejde med at bruge CO2 til en lang række ting  som kemikalier og fødevarer – alt sammen med bæredygtighed som grundprincip

 

Artiklen er blevet til i et samarbejde mellem professor Troels Skrydstrup, professor Kim Daasbjerg, begge iNANO (Interdisciplinary Nanoscience Center) og Institut for Kemi og adjunkt Anders Lindhardt fra Institut for Ingeniørvidenskab;  alle Aarhus Universitet. Førsteforfatter er Camille Lescot, der er tilknyttet inSPIN, iNANO og Insitut for Kemi.

 

The article is available in JACS (Journal of the American Chemical Society)

For more information, please contact

Professor Troels Skrydstrup
iNANO and Department of Chemistry
Aarhus University
ts@inano.au.dk
+45 8715 6757/2899 2132

Public / media