超音波で促進された酵素プラスチックリサイクル

ポリエチレンテレフタレート(PET)は、主に使用済みの水や飲料のボトルから発生する巨大な廃棄物源です。最近まで、PETのリサイクルは低品質のプラスチックをもたらしていました。新しい変異酵素は、PETを元の原料に分解することを約束し、新しい高品質のプラスチックに使用できます。超音波で促進された酵素は、より高い効率を示し、プラスチックの酵素的リサイクルを加速し、プロセス能力を増加させます。

酵素プラスチックリサイクルのための超音波処理

高強度、低周波超音波処理は、酵素反応に対するその効果でよく知られています。超音波処理は、酵素の活性化と不活性化の両方に使用できます。低振幅から中振幅での制御された超音波処理は、酵素を活性化し、酵素と基質との間の物質移動を促進し、その結果、酵素の触媒活性が増加します。
超音波処理は酵素の特性を変化させ、それによって酵素活性を促進します。超音波基質前処理は酵素反応を加速します。
超音波混合は、酵素が高結晶性PETの溶融物を浸透させ分解できるように、酵素とプラスチック基質との間の物質移動を促進した。エネルギー効率が高く、操作が容易な技術として、超音波処理は、PETを費用対効果の高い方法で環境に優しい方法でリサイクルするのに役立ちます。

酵素と基質の超音波分散

超音波で生成されたせん断および微小乱流は、分散アプリケーションに関してはその高い効率でよく知られています。酵素凝集体および基質凝集体の超音波誘導分散は、分子凝集体および凝集体の分解が反応のための酵素と基質との間の活性表面積を増加させるので、酵素触媒活性を改善する。

超音波で促進されたクチナーゼ酵素

超音波処理は、酵素の活性化において良好な結果を示しています ウチナーゼ Thc_Cut1、そのPET加水分解活性に関して。PETの超音波増強酵素分解は、未処理のPETと比較して放出された分解生成物の6.6倍の増加をもたらした。PET粉末およびフィルム中の結晶率(28%)の増加は、加水分解収率の低下をもたらし、これは表面利用率の低下に関連している可能性がある。(cf. Nikolaivits et al. 2018)

▽Enzymatic Plastic Recyclingについて

加水分解酵素の葉枝堆肥クチナーゼ(LLC)は自然界に存在し、ポリエチレンテレフタレート(PET)、テレフタレート、エチレングリコールの2つの構成要素間の結合を切断します。しかし、酵素の全体的な有効性とその熱感受性は反応を制限する要因であり、プロセス効率を大幅に低下させます。葉分枝堆肥のクチナーゼ酵素は65°Cで分解し始めますが、PETの分解プロセスには、PETが溶け始める温度である72°C以上の温度が必要です。溶融PETは、溶融物が酵素が働くことができるより高い表面積を提供するため、重要なプロセス要因です。
研究者は、天然に存在する葉の枝堆肥クチナーゼ酵素を再設計し、その結合部位でアミノ酸を変更しました。その結果、PET結合の切断活性が10,000倍増加し(天然のLLC酵素と比較して)、熱安定性が大幅に向上した変異酵素が得られました。これは、新しい変異酵素がPETが溶け始める温度である72°Cで分解されないことを意味します。
超音波分散および表面活性化は、酵素駆動触媒反応を促進する。超音波振幅、時間、温度、圧力などの特定の超音波処理パラメータは、その触媒活性を高めるために酵素の種類に正確に調整することができます。超音波処理パラメータおよびそれらが酵素に及ぼす影響は、特定の酵素の種類、そのアミノ酸組成および立体配座構造に依存する。これにより、各酵素タイプは、最適な酵素活性化が達成される最適なプロセス条件を持っています。

酵素反応用の高性能超音波プロセッサ

ヒールシャー超音波は、実験室や産業の電力用途向けの高性能超音波装置の設計、製造、配布に長年の経験があります。高度な超音波処理に関する当社の知識と経験は、お客様に提供するサービスの一部です。
私たちは、実現可能性テストとプロセスの最適化に関する最初の相談から、超音波システムの最終的な設置と操作まで、お客様を導きます。
当社の精密に制御可能な超音波装置は、酵素活性、速度論、熱力学的特性、および処理温度に影響を与えることができます。
当社の強力で信頼性の高い超音波プロセッサのポートフォリオは、コンパクトなハンドヘルドラボデバイスからベンチトップおよび完全産業用プロセッサまで、あらゆる範囲をカバーしています。200ワット以上のすべての超音波装置には、デジタルタッチディスプレイ、インテリジェントソフトウェア、リモートブラウザ制御、および統合されたSDカード上の自動データプロトコルが装備されています。個別に調整可能な超音波処理サイクルモード(パルスモード)は、超音波治療への酵素曝露(時間と休息期間)を設定し制御することを可能にします。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。