Υπερήχων προωθείται ενζυματική πλαστική ανακύκλωση

Το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET) είναι μια τεράστια πηγή αποβλήτων που προέρχεται κυρίως από χρησιμοποιημένα μπουκάλια νερού και ποτών. Μέχρι πρόσφατα, η ανακύκλωση του PET είχε ως αποτέλεσμα πλαστικά χαμηλής ποιότητας. Ένα νέο μεταλλαγμένο ένζυμο υπόσχεται την αποικοδόμηση του PET σε παρθένα πρώτη ύλη, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για νέα πλαστικά υψηλής ποιότητας. Υπερήχων προωθούνται ένζυμα δείχνουν υψηλότερη αποτελεσματικότητα, επιταχύνοντας την ενζυματική ανακύκλωση των πλαστικών και αυξάνοντας τις ικανότητες επεξεργασίας.

Υπερήχους για ενζυματική πλαστική ανακύκλωση

Υψηλής έντασης, χαμηλής συχνότητας υπερήχους είναι γνωστή για τις επιπτώσεις της στις ενζυματικές αντιδράσεις. Κατεργασία με υπερήχους μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για την ενεργοποίηση όσο και για την αδρανοποίηση των ενζύμων. Ελεγχόμενη υπερήχηση σε χαμηλά έως μεσαία πλάτη ενεργοποιεί ένζυμα και προάγει τη μεταφορά μάζας μεταξύ ενζύμων και υποστρώματος, γεγονός που οδηγεί σε αυξημένη καταλυτική δραστηριότητα των ενζύμων.
Κατεργασία με υπερήχους αλλάζει τα χαρακτηριστικά των ενζύμων, προωθώντας έτσι την ενζυμική δραστηριότητα. Η προεπεξεργασία υποστρώματος υπερήχων επιταχύνει τις ενζυματικές αντιδράσεις.
Η ανάμειξη υπερήχων προώθησε τη μεταφορά μάζας μεταξύ ενζύμων και πλαστικού υποστρώματος, έτσι ώστε το ένζυμο να μπορεί να διεισδύσει και να υποβαθμίσει το τήγμα του εξαιρετικά κρυσταλλικού PET. Ως ενεργειακά αποδοτική και εύχρηστη τεχνολογία, η υπερήχηση βοηθά στην ανακύκλωση του PET οικονομικά αποδοτικά και φιλικά προς το περιβάλλον.

Υπερήχων διασπορά του ενζύμου και του υποστρώματος

Υπερήχων παραγόμενη διάτμηση και μικρο-αναταράξεις είναι γνωστή για την υψηλή αποτελεσματικότητά τους όταν πρόκειται για εφαρμογές διασποράς. Η υπερηχητικά επαγόμενη διασπορά των συσσωματωμάτων ενζύμων καθώς και των συσσωματωμάτων υποστρώματος βελτιώνει την ενζυματική καταλυτική δραστηριότητα, καθώς η διάσπαση των μοριακών συσσωματωμάτων και συσσωματωμάτων αυξάνει την ενεργή επιφάνεια μεταξύ των ενζύμων και του υποστρώματος για αντίδραση.

Υπερήχων προωθείται ένζυμο cutinase

Κατεργασία με υπερήχους έχει δείξει καλά αποτελέσματα στην ενεργοποίηση του ενζύμου utinase Thc_Cut1 σε σχέση με τη δραστηριότητα υδρόλυσης PET. Η υπερηχητικά ενισχυμένη ενζυματική αποικοδόμηση του PET είχε ως αποτέλεσμα μια αύξηση 6,6 φορές των απελευθερωμένων προϊόντων αποικοδόμησης σε σύγκριση με το μη επεξεργασμένο PET. Η αύξηση του κρυσταλλικού ποσοστού (28%) της σκόνης και των μεμβρανών PET είχε ως αποτέλεσμα χαμηλότερες αποδόσεις υδρόλυσης, οι οποίες θα μπορούσαν να σχετίζονται με τη μειωμένη διαθεσιμότητα της επιφάνειας. (πρβλ. Nikolaivits et al. 2018)

Σχετικά με την Enzymatic Plastic Recycling

The hydrolyse enzyme leaf-branch compost cutinase (LLC) occurs in nature and cuts the bonds between the two building blocks of polyethylene terephthalate (PET), terephthalate and ethylene glycol. However, the enzyme’s overall effectiveness and its heat-sensitivity are reaction limiting factors, which reduce the process efficiency significantly. The leaf-branch compost cutinase enzyme begins to degrade at 65°C, whilst PET degradation processes require temperatures of 72°C or higher, the temperature at which PET begins to melt. Molten PET is important process factor since the melt offers a higher surface area where the enzyme can work on.
Οι ερευνητές έχουν επανασχεδιάσει το φυσικό ένζυμο cutinase κομπόστ κλαδιών φύλλων και άλλαξαν τα αμινοξέα στις θέσεις πρόσδεσής του. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα ένα μεταλλαγμένο ένζυμο που παρουσιάζει αυξημένη δραστηριότητα κατά 10.000 φορές στο σπάσιμο των δεσμών PET (σε σύγκριση με το φυσικό ένζυμο LLC) και σημαντικά βελτιωμένη σταθερότητα θερμότητας. Αυτό σημαίνει ότι το νέο μεταλλαγμένο ένζυμο δεν διασπάται στους 72 ° C, τη θερμοκρασία στην οποία το PET αρχίζει να λιώνει.
Υπερήχων διασπορά και επιφανειακή ενεργοποίηση προωθεί ενζυματικά οδηγείται καταλυτική αντίδραση. Συγκεκριμένες παράμετροι υπερήχων όπως το πλάτος υπερήχων, ο χρόνος, η θερμοκρασία και η πίεση μπορούν να συντονιστούν ακριβώς στον τύπο του ενζύμου για να αυξήσουν την καταλυτική του δραστηριότητα. Οι παράμετροι επεξεργασίας υπερήχων και οι επιδράσεις τους στα ένζυμα εξαρτώνται από τον συγκεκριμένο τύπο ενζύμου, τη σύνθεση αμινοξέων και τη δομή διαμόρφωσης. Με αυτόν τον τρόπο, κάθε τύπος ενζύμου έχει βέλτιστες συνθήκες διεργασίας υπό τις οποίες επιτυγχάνεται η βέλτιστη ενεργοποίηση του ενζύμου.

Επεξεργαστές υπερήχων υψηλής απόδοσης για ενζυματικές αντιδράσεις

Hielscher Υπέρηχοι είναι μακροχρόνια εμπειρία στο σχεδιασμό, κατασκευή και διανομή υπερήχων υψηλής απόδοσης για εφαρμογές ισχύος στο εργαστήριο και τη βιομηχανία. Η γνώση και η εμπειρία μας στην εξελιγμένη επεξεργασία υπερήχων είναι μέρος της προσφοράς που παρέχουμε στους πελάτες μας.
Καθοδηγούμε τους πελάτες μας από την πρώτη διαβούλευση σχετικά με τις δοκιμές σκοπιμότητας και τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας έως την τελική εγκατάσταση και λειτουργία του συστήματος υπερήχων σας.
Οι επακριβώς ελεγχόμενες συσκευές υπερήχων μας επιτρέπουν να επηρεάσουν την ενζυμική δραστηριότητα, την κινητική, τις θερμοδυναμικές ιδιότητες καθώς και τη θερμοκρασία επεξεργασίας.
Our portfolio of powerful and reliable ultrasonic processors covers the full range from the compact hand-held lab device to bench-top and fully industrial processors. From 200 watts upwards, all ultrasonic devices are equipped with a digital touch-display, intelligent software, remote browser control and automatic data protocolling on an integrated SD-card. The individually adjustable sonication cycle mode (puls mode) allows to set and control the enzyme exposure (time and rest periods) to the ultrasonic treatment. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας: