Ultrasonik Olarak Teşvik Edilen Enzimatik Plastik Geri Dönüşümü

Polietilen tereftalat (PET), çoğunlukla kullanılmış su ve içecek şişelerinden gelen büyük bir atık kaynağıdır. Yakın zamana kadar, PET'in geri dönüşümü düşük kaliteli plastiklerle sonuçlanıyordu. Yeni bir mutant enzim, PET'in yeni yüksek kaliteli plastikler için kullanılabilecek bozulmamış ham maddeye indirgenmesini vaat ediyor. Ultrasonik olarak teşvik edilen enzimler, plastiklerin enzimatik geri dönüşümünü hızlandırarak ve işlem kapasitelerini artırarak daha yüksek bir verimlilik gösterir.

Enzimatik Plastik Geri Dönüşümü için Ultrasonikasyon

Yüksek yoğunluklu, düşük frekanslı ultrasonikasyon, enzimatik reaksiyonlar üzerindeki etkileri ile iyi bilinmektedir. Sonikasyon, enzimlerin aktivasyonu ve inaktivasyonu için kullanılabilir. Düşük ila orta genliklerde kontrollü sonikasyon, enzimleri aktive eder ve enzimler ile substrat arasındaki kütle transferini teşvik eder, bu da enzimlerin katalitik aktivitesinin artmasına neden olur.
Sonikasyon enzim özelliklerini değiştirir, böylece enzim aktivitesini teşvik eder. Ultrasonik substrat ön işlemi, enzimatik reaksiyonları hızlandırır.
Ultrasonik karıştırma, enzimler ve plastik substrat arasındaki kütle transferini teşvik etti, böylece enzim, yüksek kristalli PET'in eriyiğine nüfuz edebilir ve bozabilir. Enerji tasarruflu ve kullanımı kolay bir teknoloji olan sonication, PET'in uygun maliyetli ve çevre dostu bir şekilde geri dönüştürülmesine yardımcı olur.

Enzim ve Substratın Ultrasonik Dispersiyonu

Ultrasonik olarak üretilen kesme ve mikro türbülanslar, dispersiyon uygulamaları söz konusu olduğunda yüksek verimlilikleri ile bilinir. Enzim agregatlarının yanı sıra substrat aglomeralarının ultrasonik olarak indüklenen dispersiyonu, enzimatik katalitik aktiviteyi geliştirir, çünkü moleküler agregaların ve aglomeraların parçalanması, reaksiyon için enzimler ve substrat arasındaki aktif yüzey alanını arttırır.

Ultrasonik Olarak Teşvik Edilen Kütinaz Enzimi

Sonikasyon, PET hidroliz aktivitesi ile ilgili olarak Thc_Cut1 enzim utinaz aktivasyonunda iyi sonuçlar göstermiştir. PET'in ultrasonik olarak geliştirilmiş enzimatik bozunması, işlenmemiş PET'e kıyasla salınan bozunma ürünlerinde 6,6 kat artışa neden oldu. PET tozu ve filmlerde kristal yüzdesinin (() artması, daha düşük yüzey mevcudiyeti ile ilişkili olabilecek daha düşük hidroliz verimine neden olmuştur. (cf. Nikolaivits ve ark. 2018)

Enzimatik Plastik Geri Dönüşümü Hakkında

Hidroliz enzimi yaprak dalı kompost kütinaz (LLC) doğada bulunur ve polietilen tereftalat (PET), tereftalat ve etilen glikolün iki yapı taşı arasındaki bağları keser. Bununla birlikte, enzimin genel etkinliği ve ısıya duyarlılığı, proses verimliliğini önemli ölçüde azaltan reaksiyon sınırlayıcı faktörlerdir. Yaprak dalı kompost kütinaz enzimi 65 ° C'de bozulmaya başlarken, PET bozunma işlemleri, PET'in erimeye başladığı sıcaklık olan 72 ° C veya daha yüksek sıcaklıklar gerektirir. Erimiş PET, enzimin üzerinde çalışabileceği daha yüksek bir yüzey alanı sunduğundan önemli bir proses faktörüdür.
Araştırmacılar, doğal olarak oluşan yaprak dalı kompost kütinaz enzimini yeniden tasarladılar ve bağlanma bölgelerindeki amino asitleri değiştirdiler. Bu, PET bağlarını kırmada (doğal LLC enzimine kıyasla) 10.000 kat artmış bir aktivite gösteren mutant bir enzim ve önemli ölçüde geliştirilmiş bir ısı stabilitesi ile sonuçlandı. Bu, yeni mutant enzimin, PET'in erimeye başladığı sıcaklık olan 72 ° C'de parçalanmadığı anlamına gelir.
Ultrasonik dispersiyon ve yüzey aktivasyonu, enzimatik olarak yönlendirilen katalitik reaksiyonu teşvik eder. Ultrasonik genlik, zaman, sıcaklık ve basınç gibi spesifik sonikasyon parametreleri, katalitik aktivitesini artırmak için enzim tipine tam olarak ayarlanabilir. Ultrasonik işleme parametreleri ve enzimler üzerindeki etkileri, spesifik enzim tipine, amino asit bileşimine ve konformasyonel yapıya bağlıdır. Böylece, her enzim tipi, optimal enzim aktivasyonunun elde edildiği optimum proses koşullarına sahiptir.

Enzimatik reaksiyonlar için yüksek performanslı ultrasonik işlemciler

Hielscher Ultrasonics, laboratuvar ve endüstrideki güç uygulamaları için yüksek performanslı ultrasonicators tasarımı, üretimi ve dağıtımı konusunda uzun süredir deneyimlidir. Gelişmiş ultrasonik işleme konusundaki bilgi ve deneyimimiz, müşterilerimize sunduğumuz teklifin bir parçasıdır.
Müşterilerimize, fizibilite testi ve proses optimizasyonu konusunda ilk danışmanlıktan ultrasonik sisteminizin son kurulumuna ve işletimine kadar rehberlik ediyoruz.
Hassas bir şekilde kontrol edilebilen ultrasonik cihazlarımız, enzim aktivitesini, kinetiği, termodinamik özellikleri ve işlem sıcaklığını etkilemeye izin verir.
Güçlü ve güvenilir ultrasonik işlemcilerden oluşan portföyümüz, kompakt el tipi laboratuvar cihazından tezgah üstü ve tamamen endüstriyel işlemcilere kadar tüm ürün yelpazesini kapsar. 200 watt'tan itibaren, tüm ultrasonik cihazlar dijital dokunmatik ekran, akıllı yazılım, uzaktan tarayıcı kontrolü ve entegre bir SD kart üzerinde otomatik veri protokolü ile donatılmıştır. Bireysel olarak ayarlanabilen sonikasyon döngüsü modu (puls modu), ultrasonik tedaviye enzim maruziyetini (zaman ve dinlenme süreleri) ayarlamanıza ve kontrol etmenize izin verir. Hielscher'ın ultrasonik ekipmanının sağlamlığı, ağır hizmet ve zorlu ortamlarda 7/24 çalışmaya izin verir.
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir: