Et forskerteam har introduceret en innovativ løsning til depolymerisation af polyethylenrephthalat (PET). Denne opløsning anvender en konstrueret helcelle-biokatalysator baseret på den termofile bakterie Clostridium-termocellum.
Offentliggjort i Tidsskrift for farlige materialerdenne undersøgelse viser en imponerende 96,7% PET -konverteringshastighed, der præsenterer en lovende metode til at tackle plastforurening og støtte en cirkulær økonomi.
Kæledyr, en almindelig fossilbaseret plastik, udgør betydelige miljøudfordringer på grund af dens vedholdenhed på deponeringsanlæg. At opnå cirkulær udnyttelse af PET er afgørende for at reducere afhængigheden af petroleumsressourcer, sænke kulstofemissioner og mindske plastaffald.
Mens tidligere forskning har koncentreret sig om at udvikle dyre-nedbrydende enzymer, har helcelle-biokatalyse fået opmærksomhed for sine fordele, herunder enzymproduktion, forenklede arbejdsgange og høj effektivitet i storstilet plastgenvinding.
Denne undersøgelse bygger på forudgående arbejde, der er offentliggjort i Mikrobiel bioteknologihvor forskerteamet først demonstrerede begrebet helcellekatalytisk kæledyrsdepolymerisation. I denne undersøgelse udtrykte den genetisk konstruerede C. termocellum bladkompost cutinase (LCC) via et plasmid til høj-temperatur PET-depolymerisation.
I denne undersøgelse integrerede forskerne LCC direkte i kromosomet af C. termocellum, hvilket sikrer stabilt enzymekspression. De forbedrede yderligere systemet ved at introducere LCC-varianter og co-udtrykkende hydrofobe moduler.
Ved at optimere reaktionsbetingelserne og kontrollere PH opnåede forskerne en signifikant forbedring af PET-depolymerisationseffektivitet med minimal akkumulering af det mellemproduktmono (2-hydroxyethyl) terephthalat (MHET).
Når de blev testet med forbehandlede PET-flaskepartikler, blev ca. 97% af det tilsatte PET omdannet til terephthalinsyre (TPA), en nøglemonomer, der blev anvendt til fremstilling af ny plast eller kemikalier med høj værdi. Dette høje ydelsesniveau placerer systemet som en lovende grøn løsning til genanvendelse af kæledyr.
Derudover er C. termocellum naturligt i stand til at nedbryde cellulose, hvilket gør det til en potentiel kandidat til direkte behandling af blandet tekstilaffald, der indeholder bomuldsfibre og PET.
Forskningen var et samarbejde mellem Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology fra det kinesiske videnskabsakademi, Nanjing Tech University og Greifswald University.