Hielscher Ultrasonics
Vi vil med glæde diskutere din proces.
Ring til os: +49 3328 437-420
Send os en mail: info@hielscher.com

Ultralydsfremmet enzymatisk plastgenbrug

Polyethylenterephthalat (PET) er en enorm affaldskilde, der hovedsageligt kommer fra brugte vand- og drikkeflasker. Indtil for nylig resulterede genanvendelse af PET i plast af lav kvalitet. Et nyt mutant enzym lover nedbrydning af PET til uberørt råmateriale, som kan bruges til ny plast af høj kvalitet. Ultralydsfremmede enzymer viser en højere effektivitet, hvilket fremskynder den enzymatiske genanvendelse af plast og øger proceskapaciteten.

Ultralydbehandling til genanvendelse af enzymatisk plast

Brugte plastflasker producerer store mængder plastaffald. Ultralyd-enzymatisk behandling er en effektiv metode til genbrug af plast.Højintensiv, lavfrekvent ultralydbehandling er kendt for sine virkninger på enzymatiske reaktioner. Sonikering kan bruges til både aktivering og inaktivering af enzymer. Kontrolleret sonikering ved lave til mellemstore amplituder aktiverer enzymer og fremmer masseoverførslen mellem enzymer og substrat, hvilket resulterer i øget katalytisk aktivitet af enzymer.
Sonikering ændrer enzymegenskaber og fremmer derved enzymaktivitet. Ultralydssubstratforbehandling fremskynder enzymatiske reaktioner.
Ultralydsblanding fremmede masseoverførslen mellem enzymer og plastsubstrat, så enzymet kan trænge ind og nedbryde smelten af stærkt krystallinsk PET. Som en energieffektiv og brugervenlig teknologi hjælper sonikering med at genbruge PET omkostningseffektivt og miljøvenligt.

Anmodning om oplysninger







Ultralydsbehandling, kendt som sonikering, kan fremme enzymatiske reaktioner, f.eks. enzymatisk plastnedbrydning til genbrugsapplikationer

Sonikersystem til intensivering af enzymatiske reaktioner

Ultralydsdispersion af enzym og substrat

Ultralydsgenererede forskydnings- og mikroturbulenser er kendt for deres høje effektivitet, når det kommer til dispergeringsapplikationer. Den ultralydsinducerede dispersion af enzymaggregater såvel som af substratagglomerater forbedrer enzymatisk katalytisk aktivitet, da nedbrydningen af molekylære aggregater og agglomerater øger det aktive overfladeareal mellem enzymer og substrat til reaktion.

Ultralydsfremmet cutinase-enzym

Sonikering har vist gode resultater i aktiveringen af enzymet utinase Thc_Cut1 med hensyn til dets PET-hydrolyseaktivitet. Den ultralydsforstærkede enzymatiske nedbrydning af PET resulterede i en 6,6 gange stigning i de frigivne nedbrydningsprodukter sammenlignet med det ubehandlede PET. En stigning i krystallinsk procentdel (28%) i PET-pulver og -film resulterede i lavere hydrolyseudbytter, hvilket kunne relateres til den lavere overfladetilgængelighed. (jf. Nikolaivits et al. 2018)

Ultralydseffekter på enzymatiske reaktioner:

  • forbedrer enzymaktiviteten
  • fremskynder enzymreaktioner
  • resulterer i mere fuldstændige reaktioner

Om enzymatisk plastgenbrug

Hydrolyseenzymet bladgrenkompostcutinase (LLC) forekommer i naturen og skærer bindingerne mellem de to byggesten af polyethylenterephthalat (PET), terephthalat og ethylenglycol. Enzymets samlede effektivitet og dets varmefølsomhed er imidlertid reaktionsbegrænsende faktorer, som reducerer proceseffektiviteten betydeligt. Bladgrenskompost-cutinase-enzymet begynder at nedbrydes ved 65 °C, mens PET-nedbrydningsprocesser kræver temperaturer på 72 °C eller højere, den temperatur, hvor PET begynder at smelte. Smeltet PET er en vigtig procesfaktor, da smelten giver et højere overfladeareal, hvor enzymet kan arbejde på.
Reasearchers har rekonstrueret det naturligt forekommende bladgrenkompost-cutinase-enzym og ændret aminosyrer på dets bindingssteder. Dette resulterede i et mutant enzym, som viser en øget aktivitet med 10.000 gange i at bryde PET-bindinger (sammenlignet med det oprindelige LLC-enzym) og en signifikant forbedret varmestabilitet. Det betyder, at det nye mutante enzym ikke nedbrydes ved 72 °C, den temperatur, hvor PET begynder at smelte.
Ultralydsdispergering og overfladeaktivering fremmer enzymatisk drevet katalytisk reaktion. Specifikke sonikeringsparametre såsom ultralydsamplitude, tid, temperatur og tryk kan indstilles nøjagtigt til enzymtypen for at øge dens katalytiske aktivitet. Ultralydsbehandlingsparametre og deres virkninger på enzymer afhænger af den specifikke enzymtype, dens aminosyresammensætning og konformationsstrukturen. Derved har hver enzymtype optimale procesbetingelser, hvorunder optimal enzymaktivering opnås.

Fordele ved ultralydbehandling

  • Øget masseoverførsel
  • Øget hastighedskonstanten
  • Øget katalytisk effektivitet
  • Præcist kontrollerbar for at imødekomme enzymernes sweet spot
  • Risikofri testning
  • Lineært skalerbar
  • Omkostningseffektiv
  • Sikker og enkel at betjene
  • lav vedligeholdelse
  • Hurtig ROI
  • miljøvenlig
Omrørt ultralydstank til batchbehandling

Tank med 8kW ultralydapparater (4x UIP2000hdT) og omrører

Højtydende ultralydsprocessorer til enzymatiske reaktioner

Hielscher Ultrasonics har lang erfaring med at designe, fremstille og distribuere højtydende ultralydapparater til strømapplikationer i laboratoriet og industrien. Vores viden og erfaring inden for sofistikeret ultralydsbehandling er en del af det tilbud, vi giver vores kunder.
Vi guider vores kunder fra første konsultation over gennemførlighedstest og procesoptimering til den endelige installation og drift af dit ultralydssystem.
Vores præcist kontrollerbare ultralydsenheder gør det muligt at påvirke enzymaktivitet, kinetik, termodynamiske egenskaber samt behandlingstemperatur.
Vores portefølje af kraftfulde og pålidelige ultralydsprocessorer dækker hele spektret fra den kompakte håndholdte laboratorieenhed til bord- og fuldt industrielle processorer. Fra 200 watt og opefter er alle ultralydsenheder udstyret med et digitalt touch-display, intelligent software, fjernstyring af browseren og automatisk dataprotokol på et integreret SD-kort. Den individuelt justerbare sonikeringscyklustilstand (pulstilstand) gør det muligt at indstille og kontrollere enzymeksponeringen (tid og hvileperioder) til ultralydsbehandlingen. Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tunge og krævende miljøer.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:

Batch volumen Flowhastighed Anbefalede enheder
1 til 500 ml 10 til 200 ml/min UP100H
10 til 2000 ml 20 til 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4 l/min UIP2000hdT
10 til 100L 2 til 10 l/min UIP4000hdT
n.a. 10 til 100 l/min UIP16000
n.a. Større klynge af UIP16000

Kontakt os! / Spørg os!

Bed om mere information

Brug formularen nedenfor til at anmode om yderligere oplysninger om ultralydsprocessorer, applikationer og pris. Vi vil med glæde diskutere din proces med dig og tilbyde dig et ultralydssystem, der opfylder dine krav!












Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer til dispersion, emulgering og celleekstraktion.

Ultralydshomogenisatorer med høj effekt fra Lab til pilot og industriel skæl.



Litteratur / Referencer


Fakta, der er værd at vide

Akustiske kavitationskræfter

Lavfrekvent, højintensiv ultralydbehandling (ca. 20 – 50kHz) forårsager akustisk / ultralydskavitation, som producerer fysiske, mekaniske og kemiske effekter. Virkningerne af akustisk kavitation kan observeres som dannelse, vækst og efterfølgende voldsomt kollaps af små vakuumbobler, der opstår på grund af trykudsving i ultralydsbølgerne koblet til en væske. Under implosionen af kavitationsbobler forekommer såkaldte hot spots, som er begrænset til lille plads og kort varighed. Disse lokalt forekommende hot-spots er karakteriseret ved intens opvarmning på mindst 5000 K, tryk op til 1200 bar og høje temperatur- og trykforskelle, der forekommer inden for millisekunder. Dråber og partikler af væsken accelereres til væskestråler med hastigheder på op til 208 m/s.

Ultralyd / akustisk kavitation skaber meget intense kræfter, som aktiverer overfladen af enzymer og fremmer masseoverførslen mellem enzymer og substrat (Klik for at forstørre!)

Ultralydsbehandling af enzymer er baseret på akustisk kavitation og dens hydrodynamiske forskydningskræfter

Vi vil med glæde diskutere din proces.

Let's get in contact.