अल्ट्रासोनिक रूप से प्रचारित एंजाइमेटिक प्लास्टिक रीसाइक्लिंग

पॉलीथीन टेरेफ्थेलेट (पीईटी) एक विशाल अपशिष्ट स्रोत है जो ज्यादातर इस्तेमाल किए गए पानी और पेय की बोतलों से आता है। कुछ समय पहले तक, पीईटी के पुनर्चक्रण के परिणामस्वरूप कम गुणवत्ता वाले प्लास्टिक थे। एक नया उत्परिवर्ती एंजाइम प्राचीन कच्चे माल में पीईटी के क्षरण का वादा करता है, जिसका उपयोग नए उच्च गुणवत्ता वाले प्लास्टिक के लिए किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक रूप से प्रचारित एंजाइम एक उच्च दक्षता दिखाते हैं, प्लास्टिक के एंजाइमेटिक रीसाइक्लिंग में तेजी लाते हैं और प्रक्रिया क्षमता बढ़ाते हैं।

एंजाइमी प्लास्टिक रीसाइक्लिंग के लिए अल्ट्रासोनिकेशन

उच्च तीव्रता, कम आवृत्ति अल्ट्रासोनिकेशन एंजाइमी प्रतिक्रियाओं पर इसके प्रभावों के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है। सोनिकेशन का उपयोग एंजाइमों के सक्रियण और निष्क्रियता दोनों के लिए किया जा सकता है। कम से मध्यम आयामों पर नियंत्रित सोनिकेशन एंजाइमों को सक्रिय करता है और एंजाइमों और सब्सट्रेट के बीच बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ावा देता है, जिसके परिणामस्वरूप एंजाइमों की उत्प्रेरक गतिविधि में वृद्धि होती है।
सोनिकेशन एंजाइम विशेषताओं को बदलता है जिससे एंजाइम गतिविधि को बढ़ावा मिलता है। अल्ट्रासोनिक सब्सट्रेट pretreatment एंजाइमी प्रतिक्रियाओं को तेज करता है।
अल्ट्रासोनिक मिश्रण ने एंजाइमों और प्लास्टिक सब्सट्रेट के बीच बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ावा दिया, ताकि एंजाइम अत्यधिक क्रिस्टलीय पीईटी के पिघल में प्रवेश और नीचा दिखा सके। ऊर्जा-कुशल और आसानी से संचालित तकनीक के रूप में, सोनिकेशन पीईटी लागत-प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल रीसायकल करने में मदद करता है।

एंजाइम और सब्सट्रेट का अल्ट्रासोनिक फैलाव

अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पन्न कतरनी और सूक्ष्म-अशांति उनकी उच्च दक्षता के लिए अच्छी तरह से जानी जाती है जब यह फैलाने वाले अनुप्रयोगों की बात आती है। एंजाइम समुच्चय के साथ-साथ सब्सट्रेट एग्लोमेरेट्स के अल्ट्रासोनिक रूप से प्रेरित फैलाव एंजाइमी उत्प्रेरक गतिविधि में सुधार करता है क्योंकि आणविक समुच्चय और समूह के टूटने से प्रतिक्रिया के लिए एंजाइम और सब्सट्रेट के बीच सक्रिय सतह क्षेत्र बढ़ जाता है।

अल्ट्रासोनिक रूप से प्रचारित क्यूटिनेज एंजाइम

सोनिकेशन ने एंजाइम यूटिनेज Thc_Cut1 की सक्रियता में इसकी पीईटी हाइड्रोलिसिस गतिविधि के संबंध में अच्छे परिणाम दिखाए हैं। पीईटी के अल्ट्रासोनिक रूप से बढ़ाए गए एंजाइमेटिक गिरावट के परिणामस्वरूप अनुपचारित पीईटी की तुलना में जारी गिरावट उत्पादों की 6.6 गुना वृद्धि हुई। पीईटी पाउडर और फिल्मों में क्रिस्टलीय प्रतिशत (28%) की वृद्धि के परिणामस्वरूप कम हाइड्रोलिसिस पैदावार हुई, जो कम सतह उपलब्धता से संबंधित हो सकती है। (cf. Nikolaivits et al. 2018)

एंजाइमैटिक प्लास्टिक रीसाइक्लिंग के बारे में

हाइड्रोलाइज एंजाइम लीफ-ब्रांच कम्पोस्ट क्यूटिनेज (एलएलसी) प्रकृति में होता है और पॉलीइथाइलीन टेरेफ्थेलेट (पीईटी), टेरेफ्थेलेट और एथिलीन ग्लाइकॉल के दो बिल्डिंग ब्लॉक्स के बीच के बंधनों को काटता है। हालांकि, एंजाइम की समग्र प्रभावशीलता और इसकी गर्मी-संवेदनशीलता प्रतिक्रिया सीमित कारक हैं, जो प्रक्रिया दक्षता को काफी कम करते हैं। पत्ती-शाखा खाद क्यूटिनेज एंजाइम 65 डिग्री सेल्सियस पर नीचा दिखाना शुरू कर देता है, जबकि पीईटी गिरावट प्रक्रियाओं के लिए 72 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक तापमान की आवश्यकता होती है, जिस तापमान पर पीईटी पिघलना शुरू होता है। पिघला हुआ पीईटी महत्वपूर्ण प्रक्रिया कारक है क्योंकि पिघल एक उच्च सतह क्षेत्र प्रदान करता है जहां एंजाइम काम कर सकता है।
Reasearchers ने स्वाभाविक रूप से होने वाली पत्ती-शाखा खाद क्यूटिनेज एंजाइम को फिर से इंजीनियर किया है और इसके बाध्यकारी स्थलों पर अमीनो एसिड को बदल दिया है। इसके परिणामस्वरूप एक उत्परिवर्ती एंजाइम हुआ जो पीईटी बॉन्ड (देशी एलएलसी एंजाइम की तुलना में) को तोड़ने में 10,000 गुना बढ़ी हुई गतिविधि दिखाता है और काफी बेहतर गर्मी-स्थिरता दिखाता है। इसका मतलब है कि नया उत्परिवर्ती एंजाइम 72 डिग्री सेल्सियस पर नहीं टूटता है, जिस तापमान पर पीईटी पिघलना शुरू होता है।
अल्ट्रासोनिक dispersing और सतह सक्रियण एंजाइमेटिक संचालित उत्प्रेरक प्रतिक्रिया को बढ़ावा देता है। अल्ट्रासोनिक आयाम, समय, तापमान और दबाव जैसे विशिष्ट सोनीशन मापदंडों को इसकी उत्प्रेरक गतिविधि को बढ़ाने के लिए एंजाइम प्रकार के लिए बिल्कुल ट्यून किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण पैरामीटर और एंजाइमों पर उनके प्रभाव विशिष्ट एंजाइम प्रकार, इसकी अमीनो एसिड संरचना और संरूपण संरचना पर निर्भर करते हैं। इस प्रकार, प्रत्येक एंजाइम प्रकार में इष्टतम प्रक्रिया स्थितियां होती हैं जिनके तहत इष्टतम एंजाइम सक्रियण प्राप्त किया जाता है।

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