Ultralyd fremmet enzymatisk plast genbrug

Polyethylenterephthalat (PET) er en enorm affaldskilde, der hovedsagelig kommer fra brugte vand- og drikkedunke. Indtil for nylig har genanvendelse af PET resulteret i plast af lav kvalitet. Et nyt mutant enzym lover nedbrydningaf PET til uberørt råmateriale, som kan bruges til nye plastaf høj kvalitet. Ultralydpromoverede enzymer udviser en højere effektivitet, hvilket fremskynder enzymatisk genanvendelse af plast og øger proceskapaciteten.

Ultralydbehandling til enzymatisk plastgenanvendelse

Højintensitets, lavfrekvent ultralydbehandling er kendt for sine virkninger på enzymatiske reaktioner. Sonikering kan bruges til både aktivering og inaktivering af enzymer. Kontrolleret sonikering ved lav til medium 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. Ultralydsubstrat forbehandling accelererer enzymatiske reaktioner.
Ultralydblanding fremmede masseoverførslen mellem enzymer og plastsubstrat, så enzymet kan trænge ind og nedbryde smelten af meget krystallinsk PET. Som en energieffektiv og brugervenlig teknologi hjælper sonikering med at genbruge PET omkostningseffektivt og miljøvenligt.

Ultralyddispersion af enzym og substrat

Ultralydgenereret forskydning og mikroturbulens er kendt for deres høje effektivitet, når det kommer til at dispersing applikationer. Ultralydinduceret dispersion af enzymaggregater samt substratagglater forbedrer enzymatisk katalytisk aktivitet, da nedbrydningen af molekylære aggregater og agglomerater øger det aktive overfladeareal mellem enzymer og substrat for reaktion.

Ultralydforfremmet cutinaseenzym

Sonikering har vist gode resultater i aktivering en af enzymet utinase Thc_Cut1 med hensyn til sin PET hydrolyse aktivitet. Den ultralydforbedrede enzymatiske nedbrydning af PET resulterede i en 6,6 gange større 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, som kunne relateres til den sænkede overfladetilgængelighed. (jf. Nikolaivits et al. 2018)

Om enzymatisk genbrug af plast

Hydrolyseenzymbladgrenskompostcutinase (LLC) forekommer i naturen og skærer bindingerne mellem de to byggesten i polyethylenterephthalat (PET), terephthalat og ethylenglycol. Enzymets samlede effektivitet og varmefølsomhed er dog reaktionsbegrænsende faktorer, som reducerer proceseffektiviteten betydeligt. Bladgrenskompostcutinaseenzymet 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 vigtig procesfaktor, da smelten giver et højere overfladeareal, hvor enzymet kan arbejde på.
Reasearchers har re-manipuleret naturligt forekommende blad-gren kompost cutinase enzym og ændret aminosyrer på sine bindende steder. Dette resulterede i et mutant enzym, som viser en øget aktivitet med 10.000 gange i brud 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.
Ultralyddispergning og overfladeaktivering fremmer enzymatisk drevet katalytisk reaktion. Specifikke sonikeringsparametre såsom ultralydamplitude, tid, temperatur og tryk kan være nøjagtigt indstillet til enzymtypen for at øge dens katalytiske aktivitet. Ultralydbehandlingsparametre og deres virkninger på enzymer afhænger af den specifikke enzymtype, dens aminosyresammensætning og den konformationelle struktur. Derved har hver enzymtype optimale procesbetingelser, hvorunder der opnås optimal enzymaktivering.

Højtydende ultralydsprocessorer til enzymatiske reaktioner

Hielscher Ultrasonics har længe erfaring med at designe, fremstille og distribuere højtydende ultralydapparater til strømapplikationer i lab og industri. Vores viden og erfaring i 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 bænk- og fuldt industrielle processorer. Fra 200 watt og opefter er alle ultralydsenheder udstyret med et digitalt touch-display, intelligent software, fjernbetjening og automatisk dataprotokolpå 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 kraftig og krævende miljøer.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: