Ultrazvučno promovirano enzimsko recikliranje plastike

Polietilen tereftalat (PET) je ogroman izvor otpada koji dolazi uglavnom iz rabljenih boca vode i pića. Do nedavno je recikliranje PET-a rezultiralo plastikom niskog kvaliteta. Novi mutantni enzim obećava razgradnju PET-a u netaknutu sirovinu, koja se može koristiti za novu visokokvalitetnu plastiku. Ultrazvučno promovirani enzimi pokazuju veću efikasnost, ubrzavajući enzimsku reciklažu plastike i povećavajući kapacitete procesa.

Ultrasonication za enzimatsko recikliranje plastike

Ultrazvuk visokog intenziteta, niske frekvencije je dobro poznat po svojim učincima na enzimske reakcije. Sonikacija se može koristiti i za aktivaciju i za inaktivaciju enzima. Kontrolirana sonikacija pri malim do srednjim amplitudama aktivira enzime i potiče prijenos mase između enzima i supstrata, što rezultira povećanom katalitičkom aktivnošću enzima.
Sonikacija mijenja karakteristike enzima čime se potiče aktivnost enzima. Ultrazvučna predtretman supstrata ubrzava enzimske reakcije.
Ultrazvučno miješanje je potaknulo prijenos mase između enzima i plastične podloge, tako da enzim može prodrijeti i razgraditi rastop visoko kristalnog PET-a. Kao energetski efikasna i laka za rukovanje tehnologija, sonikacija pomaže da se PET reciklira isplativo i ekološki prihvatljivo.

Ultrazvučna disperzija enzima i supstrata

Ultrazvučno generirane smicanje i mikroturbulencije su dobro poznate po svojoj visokoj efikasnosti kada su u pitanju aplikacije za dispergiranje. Ultrazvučno indukovana disperzija agregata enzima kao i aglomerata supstrata poboljšava enzimsku katalitičku aktivnost budući da razlaganje molekularnih agregata i aglomerata povećava aktivnu površinu između enzima i supstrata za reakciju.

Ultrazvučno promoviran enzim kutinaze

Sonikacija je pokazala dobre rezultate u aktivaciji enzima utinaze Thc_Cut1 u pogledu njegove aktivnosti PET hidrolize. Ultrazvučno pojačana enzimska degradacija PET-a rezultirala je 6,6 puta povećanjem oslobođenih produkata razgradnje u odnosu na neobrađeni PET. Povećanje procenta kristala (28%) u PET prahu i filmovima rezultiralo je nižim prinosima hidrolize, što bi moglo biti povezano sa smanjenom dostupnošću površine. (usp. Nikolaivits et al. 2018.)

O enzimskom recikliranju plastike

Enzim za hidrolizu kompost kutinaze listova grana (LLC) se javlja u prirodi i prekida veze između dva gradivna bloka polietilen tereftalata (PET), tereftalata i etilen glikola. Međutim, ukupna efikasnost enzima i njegova osjetljivost na toplinu su faktori koji ograničavaju reakciju, koji značajno smanjuju efikasnost procesa. Enzim kutinaze komposta grana lista počinje da se razgrađuje na 65°C, dok procesi razgradnje PET zahtijevaju temperature od 72°C ili više, temperatura na kojoj se PET počinje topiti. Otopljeni PET je važan faktor procesa jer talina nudi veću površinu na kojoj enzim može djelovati.
Istraživači su rekonstruisali prirodni enzim kutinaze komposta lisnih grana i promijenili aminokiseline na mjestima njegovog vezivanja. Ovo je rezultiralo mutiranim enzimom koji pokazuje povećanu aktivnost za 10.000 puta u razbijanju PET veza (u poređenju sa prirodnim LLC enzimom) i značajno poboljšanu stabilnost topline. To znači da se novi mutantni enzim ne razgrađuje na 72°C, temperaturi na kojoj se PET počinje topiti.
Ultrazvučno raspršivanje i površinska aktivacija pospješuju enzimski vođenu katalitičku reakciju. Specifični parametri ultrazvučne obrade kao što su ultrazvučna amplituda, vrijeme, temperatura i pritisak mogu se točno podesiti prema tipu enzima kako bi se povećala njegova katalitička aktivnost. Parametri ultrazvučne obrade i njihov učinak na enzime zavise od specifičnog tipa enzima, njegovog aminokiselinskog sastava i konformacijske strukture. Na taj način, svaki tip enzima ima optimalne procesne uslove pod kojima se postiže optimalna aktivacija enzima.

Ultrazvučni procesori visokih performansi za enzimske reakcije

Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u dizajniranju, proizvodnji i distribuciji ultrasonikatora visokih performansi za energetske primjene u laboratoriji i industriji. Naše znanje i iskustvo u sofisticiranoj ultrazvučnoj obradi dio je ponude koju pružamo našim kupcima.
Naše klijente vodimo od prve konsultacije preko testiranja izvodljivosti i optimizacije procesa do konačne instalacije i rada vašeg ultrazvučnog sistema.
Naši precizno kontrolirani ultrazvučni uređaji omogućavaju utjecaj na aktivnost enzima, kinetiku, termodinamička svojstva kao i temperaturu obrade.
Naš portfelj moćnih i pouzdanih ultrazvučnih procesora pokriva cijeli raspon od kompaktnog ručnog laboratorijskog uređaja do stolnih i potpuno industrijskih procesora. Od 200 vati naviše, svi ultrazvučni uređaji opremljeni su digitalnim ekranom na dodir, inteligentnim softverom, daljinskom kontrolom pretraživača i automatskim protokolom podataka na integrisanoj SD kartici. Individualno podesivi režim ciklusa sonikacije (pulsni režim) omogućava podešavanje i kontrolu izloženosti enzimima (vreme i period odmora) ultrazvučnom tretmanu. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata: