Ultraljudsfrämjad enzymatisk plaståtervinning

Polyetylentereftalat (PET) är en stor avfallskälla som främst kommer från använt vatten och dryckesflaskor. Fram till nyligen resulterade återvinning av PET i plast av låg kvalitet. Ett nytt muterat enzym lovar nedbrytning av PET till orört råmaterial, som kan användas för nya plaster av hög kvalitet. Ultraljudsfrämjade enzymer visar en högre effektivitet, påskyndar den enzymatiska återvinningen av plast och ökar processkapaciteten.

Ultraljud för enzymatisk plaståtervinning

Högintensiv, lågfrekvent ultraljud är välkänt för sina effekter på enzymatiska reaktioner. Ultraljudsbehandling kan användas för både, aktivering och inaktivering av enzymer. Kontrollerad ultraljudsbehandling vid låga till medelhöga amplituder aktiverar enzymer och främjar massöverföringen mellan enzymer och substrat, vilket resulterar i ökad katalytisk aktivitet av enzymer.
Ultraljudsbehandling förändrar enzymets egenskaper och främjar därmed enzymaktiviteten. Förbehandling av ultraljudssubstrat påskyndar enzymatiska reaktioner.
Ultraljudsblandning främjade massöverföringen mellan enzymer och plastsubstrat, så att enzymet kan tränga in och bryta ner smältan av högkristallin PET. Som en energieffektiv och lätt att använda teknik, ultraljudsbehandling hjälper till att återvinna PET kostnadseffektivt och miljövänligt.

Ultraljudsdispersion av enzym och substrat

Ultraljudsgenererad skjuvning och mikroturbulens är välkända för sin höga effektivitet när det gäller dispergeringsapplikationer. Den ultraljudsinducerade dispersionen av enzymaggregat såväl som av substratagglomerat förbättrar enzymatisk katalytisk aktivitet eftersom nedbrytningen av molekylära aggregat och agglomerat ökar den aktiva ytan mellan enzymer och substrat för reaktion.

Ultraljud främjas kutina enzym

Ultraljudsbehandling har visat goda resultat vid aktivering av enzymet utinas Thc_Cut1 när det gäller dess PET-hydrolysaktivitet. Den ultraljudsförstärkta enzymatiska nedbrytningen av PET resulterade i en 6,6-faldig ökning av de frisatta nedbrytningsprodukterna jämfört med obehandlad PET. En ökning av den kristallina andelen (28 %) i PET-pulver och filmer resulterade i lägre hydrolysutbyten, vilket kunde relateras till den sänkta yttillgängligheten. (jfr Nikolaivits et al. 2018)

Om Enzymatisk Plaståtervinning

Det hydrolyserade enzymet blad-grenkompost kutinas (LLC) förekommer i naturen och klipper bindningarna mellan de två byggstenarna polyetentereftalat (PET), tereftalat och etylenglykol. Enzymets totala effektivitet och dess värmekänslighet är dock reaktionsbegränsande faktorer, vilket minskar processeffektiviteten avsevärt. Enzymet blad-grenkompost börjar brytas ned vid 65 °C, medan PET-nedbrytningsprocesser kräver temperaturer på 72 °C eller högre, den temperatur vid vilken PET börjar smälta. Smält PET är en viktig processfaktor eftersom smältan ger en högre yta där enzymet kan verka.
Forskare har omkonstruerat det naturligt förekommande blad-grenkompost-kutinasenzymet och förändrat aminosyrorna vid dess bindningsställen. Detta resulterade i ett muterat enzym som visar en ökad aktivitet med 10 000 gånger när det gäller att bryta PET-bindningar (jämfört med det ursprungliga LLC-enzymet) och en signifikant förbättrad värmestabilitet. Det innebär att det nya muterade enzymet inte bryts ner vid 72 °C, den temperatur vid vilken PET börjar smälta.
Ultraljudsdispergering och ytaktivering främjar enzymatiskt driven katalytisk reaktion. Specifika ultraljudsbehandling parametrar såsom ultraljud amplitud, tid, temperatur och tryck kan exakt ställas in på enzym typ för att öka dess katalytiska aktivitet. Ultraljudsbearbetningsparametrar och deras effekter på enzymer beror på den specifika enzymtypen, dess aminosyrasammansättning och konformationsstrukturen. Därigenom har varje enzymtyp optimala processförhållanden under vilka optimal enzymaktivering uppnås.

Högpresterande ultraljudsprocessorer för enzymatiska reaktioner

Hielscher Ultrasonics har lång erfarenhet av att designa, tillverka och distribuera högpresterande ultraljudsapparater för kraftapplikationer i labb och industri. Vår kunskap och erfarenhet av sofistikerad ultraljudsbearbetning är en del av det erbjudande vi erbjuder våra kunder.
Vi vägleder våra kunder från den första konsultationen över genomförbarhetstestning och processoptimering till den slutliga installationen och driften av ditt ultraljudssystem.
Våra exakt kontrollerbara ultraljudsenheter gör det möjligt att påverka enzymaktivitet, kinetik, termodynamiska egenskaper samt bearbetningstemperatur.
Vår portfölj av kraftfulla och pålitliga ultraljudsprocessorer täcker hela skalan från den kompakta handhållna labbenheten till stationära och helt industriella processorer. Från 200 watt och uppåt är alla ultraljudsenheter utrustade med en digital pekskärm, intelligent programvara, fjärrstyrning av webbläsare och automatisk dataprotokollering på ett integrerat SD-kort. Den individuellt justerbara ultraljudsbehandlingscykeln (pulsläge) gör det möjligt att ställa in och kontrollera enzymexponeringen (tid och viloperioder) för ultraljudsbehandlingen. Robustheten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tung belastning och i krävande miljöer.
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: