Ultrahanggal támogatott enzimatikus műanyag újrahasznosítás

A polietilén-tereftalát (PET) hatalmas hulladékforrás, amely főként a használt víz- és italpalackokból származik. Egészen a közelmúltig a PET újrahasznosítása rossz minőségű műanyagokat eredményezett. Egy új mutáns enzim azt ígéri, hogy a PET tiszta nyersanyaggá bomlik, amelyet új, kiváló minőségű műanyagokhoz lehet használni. Az ultrahanggal támogatott enzimek nagyobb hatékonyságot mutatnak, felgyorsítva a műanyagok enzimatikus újrahasznosítását és növelve a folyamatkapacitásokat.

Ultrahangos az enzimatikus műanyag újrahasznosításhoz

Nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú ultrahangos kezelés jól ismert az enzimatikus reakciókra gyakorolt hatásáról. Szonikálás használható mind az enzimek aktiválására, mind inaktiválására. Az alacsony és közepes amplitúdójú szabályozott szonikálás aktiválja az enzimeket és elősegíti az enzimek és a szubsztrát közötti tömegátadást, ami az enzimek fokozott katalitikus aktivitását eredményezi.
A szonikálás megváltoztatja az enzim jellemzőit, ezáltal elősegítve az enzimaktivitást. Az ultrahangos szubsztrát előkezelés felgyorsítja az enzimatikus reakciókat.
Az ultrahangos keverés elősegítette az enzimek és a műanyag hordozó közötti tömegátadást, így az enzim behatolhat és lebonthatja a rendkívül kristályos PET olvadékát. Energiahatékony és könnyen kezelhető technológiaként az ultrahangos kezelés segít a PET költséghatékony és környezetbarát újrahasznosításában.

Az enzim és a szubsztrát ultrahangos diszperziója

Az ultrahanggal generált nyírás és mikro-turbulenciák jól ismertek nagy hatékonyságukról, amikor diszpergáló alkalmazásokról van szó. Az enzimaggregátumok, valamint a szubsztrát agglomerátumok ultrahanggal indukált diszperziója javítja az enzimatikus katalitikus aktivitást, mivel a molekuláris aggregátumok és agglomerátumok lebontása növeli az enzimek és a szubsztrát közötti aktív felületet a reakcióhoz.

Ultrahanggal támogatott kutináz enzim

A szonikálás jó eredményeket mutatott az utináz enzim aktiválásában Thc_Cut1 a PET hidrolízis aktivitása tekintetében. A PET ultrahanggal fokozott enzimatikus lebomlása a felszabaduló bomlástermékek 6,6-szeres növekedését eredményezte a kezeletlen PET-hez képest. A PET-por és -filmek kristálytartalmának (28%) növekedése alacsonyabb hidrolízishozamot eredményezett, ami összefüggésben lehet a felületi elérhetőség csökkenésével. (vö. Nikolaivits et al. 2018)

Az enzimatikus műanyag újrahasznosításról

A hidrolizál enzim levélágú komposzt kutináz (LLC) a természetben fordul elő, és elvágja a polietilén-tereftalát (PET), a tereftalát és az etilénglikol két építőeleme közötti kötéseket. Az enzim általános hatékonysága és hőérzékenysége azonban reakciókorlátozó tényezők, amelyek jelentősen csökkentik a folyamat hatékonyságát. A levélágú komposzt kutináz enzim 65 ° C-on kezd lebomlani, míg a PET lebomlási folyamatai 72 ° C vagy annál magasabb hőmérsékletet igényelnek, azon a hőmérsékleten, amelyen a PET olvadni kezd. Az olvadt PET fontos folyamattényező, mivel az olvadék nagyobb felületet kínál, ahol az enzim dolgozhat.
A kutatók újratervezték a természetben előforduló levélágú komposzt kutináz enzimet, és megváltoztatták az aminosavakat a kötőhelyein. Ez egy mutáns enzimet eredményezett, amely 10 000-szeres megnövekedett aktivitást mutat a PET kötések lebontásában (a natív LLC enzimhez képest) és jelentősen javítja a hőstabilitást. Ez azt jelenti, hogy az új mutáns enzim nem bomlik le 72 ° C-on, azon a hőmérsékleten, amelyen a PET olvadni kezd.
Az ultrahangos diszpergálás és a felületi aktiválás elősegíti az enzimatikus hajtású katalitikus reakciót. Speciális szonikációs paraméterek, például ultrahangos amplitúdó, idő, hőmérséklet és nyomás pontosan hangolhatók az enzim típusához, hogy növeljék katalitikus aktivitását. Az ultrahangos feldolgozási paraméterek és az enzimekre gyakorolt hatásuk az adott enzimtípustól, aminosav-összetételétől és konformációs szerkezetétől függ. Ezáltal minden enzimtípus optimális folyamatfeltételekkel rendelkezik, amelyek mellett optimális enzimaktiválás érhető el.

Nagy teljesítményű ultrahangos processzorok enzimatikus reakciókhoz

A Hielscher Ultrasonics hosszú távú tapasztalattal rendelkezik a nagy teljesítményű ultrahangos készülékek tervezésében, gyártásában és forgalmazásában laboratóriumi és ipari alkalmazásokhoz. A kifinomult ultrahangos feldolgozással kapcsolatos tudásunk és tapasztalatunk része az ügyfeleinknek nyújtott kínálatnak.
Ügyfeleinket a megvalósíthatósági teszteléssel és a folyamatoptimalizálással kapcsolatos első konzultációtól az ultrahangos rendszer végső telepítéséig és üzemeltetéséig vezetjük.
Pontosan szabályozható ultrahangos készülékeink lehetővé teszik az enzimaktivitás, a kinetika, a termodinamikai tulajdonságok, valamint a feldolgozási hőmérséklet befolyásolását.
Nagy teljesítményű és megbízható ultrahangos processzoraink portfóliója lefedi a kompakt kézi laboratóriumi eszköztől az asztali és teljesen ipari processzorokig. 200 watttól felfelé minden ultrahangos készülék digitális érintőképernyővel, intelligens szoftverrel, távoli böngészővezérléssel és automatikus adatprotokollal van felszerelve egy integrált SD-kártyán. Az egyénileg állítható ultrahangos ciklus üzemmód (pulzáló mód) lehetővé teszi az enzim expozíció (idő és pihenőidő) beállítását és szabályozását az ultrahangos kezeléshez. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását: