Reciclagem plástica enlética ultrasonicamente promovida

O tereftalato de polietileno (PET) é uma enorme fonte de resíduos provenientes principalmente de garrafas de água e bebidas usadas. Até recentemente, a reciclagem do PET resultava em plásticos de baixa qualidade. Uma nova enzima mutante promete a degradação do PET em matéria-prima intocada, que pode ser usada para novos plásticos de alta qualidade. Enzimas ultrasonicamente promovidas mostram maior eficiência, acelerando a reciclagem enzimática de plásticos e aumentando as capacidades de processo.

Ultrassonação para Reciclagem de Plástico Enzimático

Ultrassônico de alta intensidade e baixa frequência é bem conhecido por seus efeitos em reações enzimáticas. A sonicação pode ser usada para ambos, a ativação e inativação de enzimas. A sonagem controlada em amplitudes baixas a médias ativa enzimas e promove a transferência de massa entre enzimas e substrato, o que resulta no aumento da atividade catalítica das enzimas.
A sonagem altera as características da enzima, promovendo assim a atividade enzimática. O pré-tratamento do substrato ultrassônico acelera as reações enzimáticas.
A mistura ultrassônica promoveu a transferência de massa entre enzimas e substrato plástico, para que a enzima possa penetrar e degradar o derretimento do PET altamente cristalino. Como uma tecnologia eficiente em termos de energia e fácil de operar, a sonagem ajuda a reciclar o PET de forma econômica e ambientalmente correta.

Dispersão Ultrassônica de Enzima e Substrato

O cisalhamento ultrassonicamente gerado e as micro-turbulências são bem conhecidas por sua alta eficiência quando se trata de aplicações de dispersão. A dispersão ultrassonicamente induzida de agregados enzimáticos, bem como de aglomerados substratos melhora a atividade catalítica enzimática, uma vez que a quebra de agregados moleculares e aglomerados aumenta a área de superfície ativa entre enzimas e substrato para reação.

Enzima cutinase ultrasonicamente promovida

A sonação tem mostrado bons resultados na ativação da enzima utinase Thc_Cut1 em relação à sua atividade de hidrólise PET. A degradação enzimática ultrassonicamente aumentada do PET resultou em um aumento de 6,6 vezes dos produtos de degradação liberados em comparação com o PET não tratado. Aumento do percentual cristalino (28%) em pó PET e filmes resultaram em menores rendimentos de hidrólise, que poderiam estar relacionados à menor disponibilidade da superfície. (cf. Nikolaivits et al. 2018)

Sobre a reciclagem de plástico enzimática

A enzima hidrolise de dilancia cutinase (LLC) ocorre na natureza e corta as ligações entre os dois blocos de construção do tereftalato de polietileno (PET), tereftalato e glicol de etileno. No entanto, a eficácia geral da enzima e sua sensibilidade ao calor são fatores limitantes de reação, que reduzem significativamente a eficiência do processo. A enzima de adubo de corte de ramo de folha começa a se degradar a 65°C, enquanto os processos de degradação pet requerem temperaturas de 72°C ou mais, a temperatura em que o PET começa a derreter. O PET derretido é um fator de processo importante, uma vez que o derretimento oferece uma área de superfície mais alta onde a enzima pode trabalhar.
Os reasearchers reprojetaram a enzima de adubo de corte de corte de folha de ocorrência natural e mudaram aminoácidos em seus locais de ligação. Isso resultou em uma enzima mutante que mostra um aumento da atividade em 10.000 vezes na quebra de ligações PET (em comparação com a enzima LLC nativa) e uma estabilidade térmica significativamente melhorada. Isso significa que a nova enzima mutante não se quebra a 72°C, a temperatura em que o PET começa a derreter.
A dispersão ultrassônica e a ativação da superfície promovem a reação catalítica enzimática. Parâmetros específicos de sonoração, como amplitude ultrassônica, tempo, temperatura e pressão podem ser exatamente sintonizados ao tipo de enzima para aumentar sua atividade catalítica. Parâmetros de processamento ultrassônico e seus efeitos nas enzimas dependem do tipo de enzima específica, sua composição de aminoácidos e da estrutura conformacional. Assim, cada tipo de enzima tem condições ideais de processo sob as quais a ativação ideal da enzima é alcançada.

Processadores ultrassônicos de alto desempenho para reações enzimáticas

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A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators: