Ultrasonically promovat reciclarea enzimatică a plasticului

Polietilen tereftalatul (PET) este o sursă imensă de deșeuri provenite în principal din sticlele de apă și băuturi uzate. Până de curând, reciclarea PET-urilor a dus la materiale plastice de calitate scăzută. O nouă enzimă mutantă promite degradarea PET-ului în materie primă curată, care poate fi utilizată pentru noi materiale plastice de înaltă calitate. Enzimele promovate ultrasonically arată o eficiență mai mare, accelerând reciclarea enzimatică a materialelor plastice și creșterea capacităților procesului.

Ultrasonication pentru reciclarea enzimatică a plasticului

Ultrasonication de înaltă intensitate, de joasă frecvență este bine cunoscut pentru efectele sale asupra reacțiilor enzimatice. Sonicare poate fi utilizat pentru ambele, activarea și inactivarea enzimelor. Sonicare controlată la amplitudini mici până la medii activează enzimele și promovează transferul de masă între enzime și substrat, ceea ce duce la creșterea activității catalitice a enzimelor.
Sonicare modifică caracteristicile enzimei, promovând astfel activitatea enzimatică. Pretratarea substratului cu ultrasunete accelerează reacțiile enzimatice.
Amestecarea cu ultrasunete a promovat transferul de masă între enzime și substratul plastic, astfel încât enzima poate pătrunde și degrada topitura PET-ului foarte cristalin. Ca o tehnologie eficientă din punct de vedere energetic și ușor de operat, sonicare ajută la reciclarea PET rentabil și ecologic.

Dispersia cu ultrasunete a enzimelor și substratului

Forfecare generată ultrasonically și micro-turbulențe sunt bine cunoscute pentru eficiența lor ridicată atunci când vine vorba de aplicații de dispersare. Dispersia indusă ultrasonically a agregatelor enzimatice, precum și a aglomeratelor de substrat îmbunătățește activitatea catalitică enzimatică, deoarece defalcarea agregatelor moleculare și a aglomeratelor mărește suprafața activă dintre enzime și substrat pentru reacție.

Ultrasonically promovat enzima cutinazei

Sonicare a arătat rezultate bune în activarea enzimei utinază Thc_Cut1 în ceea ce privește activitatea sa de hidroliză PET. Degradarea enzimatică îmbunătățită ultrasonically a PET a dus la o creștere de 6,6 ori a produselor de degradare eliberate comparativ cu PET-ul netratat. O creștere a procentului cristalin (28%) în pulberea și filmele PET a dus la randamente mai scăzute de hidroliză, ceea ce ar putea fi legat de disponibilitatea redusă a suprafeței. (cf. Nikolaivits et al. 2018)

Despre reciclarea enzimatică a plasticului

Enzima hidrolizată cutinază compost cu ramură de frunze (LLC) apare în natură și taie legăturile dintre cele două blocuri de polietilen tereftalat (PET), tereftalat și etilenglicol. Cu toate acestea, eficacitatea generală a enzimei și sensibilitatea sa la căldură sunt factori limitativi de reacție, care reduc semnificativ eficiența procesului. Enzima cutinază din compostul frunzelor începe să se degradeze la 65 ° C, în timp ce procesele de degradare a PET necesită temperaturi de 72 ° C sau mai mari, temperatura la care PET începe să se topească. PET-ul topit este un factor important de proces, deoarece topitura oferă o suprafață mai mare pe care enzima poate lucra.
Cercetătorii au reproiectat enzima naturală a compostului cutinază din ramura frunzelor și au schimbat aminoacizii la locurile sale de legare. Acest lucru a dus la o enzimă mutantă care prezintă o activitate crescută de 10.000 de ori în ruperea legăturilor PET (comparativ cu enzima nativă LLC) și o stabilitate termică semnificativ îmbunătățită. Aceasta înseamnă că noua enzimă mutantă nu se descompune la 72 ° C, temperatura la care PET-ul începe să se topească.
Dispersarea cu ultrasunete și activarea suprafeței promovează reacția catalitică condusă enzimatic. Parametrii specifici sonicare, ar fi amplitudinea cu ultrasunete, timpul, temperatura și presiunea pot fi reglate exact la tipul de enzimă pentru a-și crește activitatea catalitică. Parametrii de procesare cu ultrasunete și efectele lor asupra enzimelor depind de tipul specific de enzimă, compoziția sa de aminoacizi și structura conformațională. Astfel, fiecare tip de enzimă are condiții optime de proces în care se obține activarea optimă a enzimei.

Procesoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru reacții enzimatice

Hielscher Ultrasonics este cu experiență îndelungată în proiectarea, fabricarea și distribuirea ultrasonicators de înaltă performanță pentru aplicații de alimentare în laborator și industrie. Cunoștințele și experiența noastră în prelucrarea sofisticată cu ultrasunete face parte din oferta pe care o oferim clienților noștri.
Ne ghidăm clienții de la prima consultare cu privire la testarea fezabilității și optimizarea procesului până la instalarea finală și funcționarea sistemului cu ultrasunete.
Dispozitivele noastre cu ultrasunete controlabile cu precizie permit influențarea activității enzimatice, cinetica, proprietățile termodinamice, precum și temperatura de procesare.
Portofoliul nostru de procesoare cu ultrasunete puternice și fiabile acoperă întreaga gamă de la dispozitivul compact de laborator portabil la procesoarele banc-top și complet industriale. De la 200 wați în sus, toate dispozitivele cu ultrasunete sunt echipate cu un afișaj tactil digital, software inteligent, control de la distanță al browserului și protocolare automată a datelor pe un card SD integrat. Modul ciclu sonicare reglabil individual (modul puls) permite setarea și controlul expunerii enzimatice (perioade de timp și odihnă) la tratamentul cu ultrasunete. Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre: