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Intensified, Kilogram-Scaled, and Environment-Friendly: Chemoenzymatic Synthesis of Bio-Based Acylated Hydroxystyrenes

Philipp Petermeier, Pablo Domínguez de María, Emil Byström, Selin Kara*

*Korrespondierende*r Autor*in für diese Arbeit

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftArtikelForschungPeer-Review

Abstract

Lignin-derived styrene derivatives are versatile building blocks for the manufacture of biobased polymers. As shown previously, phenol-protected hydroxystyrenes are accessible under industrially sound conditions (>100 g L-1, >95% yield) by subjecting biogenic phenolic acids to enzymatic decarboxylation and base-catalyzed acylation in nonaqueous media (wet cyclopentyl methyl ether, CPME). Herein, we demonstrate the production of 1 kg of 4-acetoxy-3-methoxy-styrene in a 10 L reactor and present practical adjustments to the up- and downstream processing that warrant a straightforward process and high isolated yields. Additionally, an environmental assessment is conducted, starting with a thorough E factor analysis to identify the sources that contribute most to the environmental burden (solvent and downstream processing). Also, the total CO2 production of the process is studied, including contributions from energy use and the treatment of generated wastes. The energy impact is evaluated through thermodynamic analysis, and the environmental footprint contributions by wastes-organic and aqueous fractions-are assessed based on CO2 emissions from solvent incineration and wastewater treatment, respectively. Overall, the holistic assessment of the process, its optimization, scale-up, product isolation, and environmental analysis indicate the feasibility of multistep chemoenzymatic reactions to deliver high-volume, low-value chemicals from biorefineries.

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)12869-12878
Seitenumfang10
FachzeitschriftACS Sustainable Chemistry and Engineering
Jahrgang12
Ausgabenummer34
Elektronisch veröffentlicht (E-Pub)15 Aug. 2024
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 26 Aug. 2024

UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs)

2015 einigten sich die UN-Mitgliedstaaten auf 17 globale Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) zur Beendigung von Armut, zum Schutz des Planeten und zur Förderung des allgemeinen Wohlstands. Hiermit leisten wir einen Beitrag zu folgendem/n Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung (SDGs):

  1. SDG 7 - Erschwingliche und saubere Energie
    SDG 7 Erschwingliche und saubere Energie
  2. SDG 12 - Verantwortungsvoller Konsum und Produktion
    SDG 12 Verantwortungsvoller Konsum und Produktion

ASJC Scopus Sachgebiete

  • Allgemeine Chemie
  • Umweltchemie
  • Allgemeine chemische Verfahrenstechnik
  • Erneuerbare Energien, Nachhaltigkeit und Umwelt

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