Wed. Nov 30th, 2022

플라스틱 폐기물의 효율적인 재활용은 독일과 같은 산업화된 국가에서 계속해서 해결해야 할 과제입니다. 가능한 해결책은 해당 플라스틱을 분해하는 효소를 사용하는 것일 수 있습니다. 그러나 이것은 종종 여전히 많은 노력과 에너지 비용을 수반합니다. 연구원들은 이제 PET 플라스틱을 분해하는 데 특히 빠르고 효율적으로 작용하는 퇴비에서 효소를 분리했습니다. 이 발견은 플라스틱 재활용의 새로운 가능성을 열어줍니다.

플라스틱 재활용은 여전히 ​​문제입니다

플라스틱은 오늘날 우리 환경에서 어디에나 있습니다. 해당 폴리머는 거의 생분해되지 않으며 일단 환경에 방출되면 종종 수백 년 동안 그곳에 남아 있습니다. 이러한 상황은 또한 폐기 문제를 야기합니다. 오늘날에도 플라스틱 폐기물의 상당 부분이 재활용되지 않고 소각됩니다. 이것은 주로 플라스틱 재활용이 상대적으로 비싸기 때문입니다. 폴리우레탄이나 PET를 분해하는 효소가 중기적으로 해결책이 될 수 있습니다.

PET 분해 효소는 폴리에스테르 절단 가수분해 효소라고 합니다. 이름에서 알 수 있듯이 이 효소는 PET의 두 성분인 테레프탈산과 에틸렌 글리콜 사이의 결합을 끊습니다. 그것이 플라스틱이가는 방식입니다. 2012년 일본에서 발견된 효소 LCC는 현재까지 PET를 분해하는 데 가장 성공적인 효소입니다. 그러나 LCC는 제한된 범위에서만 효율적이므로 양호하고 효율적인 폴리에스터 절단 가수분해 효소에 대한 검색은 아직 끝나지 않았습니다.

PHL7: 더 빠른 분해를 위한 새로운 효소

라이프치히 대학의 Christian Sonnendecker가 이끄는 팀은 이제 그러한 효소를 발견했을 것입니다. 연구를 위해 연구원들은 여러 퇴비 더미에서 샘플을 채취하여 폴리에스테르 절단 가수분해 효소의 유전적 흔적을 찾았습니다. †식물 퇴비는 큐틴과 같은 식물 중합체를 분해하는 호열성 미생물의 서식지이며 따라서 폴리에스터 절단 효소의 귀중한 공급원이 될 수 있다고 과학자들은 말했습니다.

연구팀은 해당 효소의 7개 유전자 서명을 발견했다. 그들 중 하나는 특히 효율적인 것으로 판명되었습니다. PHL7이라는 효소 유전자가 박테리아 대장균의 배양물에 도입되어 박테리아가 효소를 만들기 시작했습니다. PET 조각을 포함하는 테스트 샘플은 LCC의 경우보다 수용액에서 PHL7에 의해 훨씬 빠르고 철저하게 분해될 수 있습니다.

또 다른 아미노산은 분해를 돕습니다.

단 16시간 만에 PHL7 효소는 PET의 90%를 분해할 수 있었습니다. 이는 LCC보다 두 배 빠른 성능 저하와 같습니다. †따라서 우리의 효소는 폴리에스터 절단 가수분해 효소 중에서 황금 표준보다 2배 활성입니다. Sonnendecker는 결과를 요약합니다. 총 18시간 후 용액에 더 이상 PET가 없었습니다.

효소가 단백질 구조에 아미노산 류신을 운반한다는 것이 밝혀졌습니다. 다른 폴리에스테르 절단 가수분해효소는 동일한 위치에서 페닐알라닌을 나타냅니다. 분명히, 플라스틱에 대한 효소의 결합을 촉진하는 것은 이러한 교환이며, 따라서 분해 동안 높은 효율성에 부분적으로 책임이 있을 수 있습니다.

3년 이내 프로토타입

연구자들은 PHL7에서 PET 재활용을 위한 새로운 기회를 봅니다. PHL7로 진정한 순환 경제를 실현할 수 있음을 실험으로 증명했습니다. 이를 위해 그들은 PET 과일 그릇을 조각으로 자르고 그 결과 조각을 60도에서 효소 용액에 넣었습니다. 48시간 후, 플라스틱 조각 가장자리의 일부만 남았습니다. 효소는 물질의 98.8%를 분해했습니다. 그런 다음 과학자들은 액체에서 테레프탈산 구성 요소를 추출할 수 있었습니다. 수율은 순도 94%로 이론적으로 달성 가능한 최대치의 85%였습니다. 그런 다음 연구원들은 이 테레프탈산으로 새로운 PET를 만들었습니다. †결과 PET는 팀이 설명하는 상업용 무정형 PET와 비슷한 특성을 가졌습니다.

현재 라이프치히에서 개발된 바이오촉매는 사용된 PET 식품 포장을 빠르게 분해하는 데 매우 효과적인 것으로 입증되었으며 분해된 제품으로 새로운 플라스틱을 만들 수 있는 환경 친화적인 재활용 프로세스에 사용하기에 적합합니다. 이 연구의 수석 저자인 라이프치히 대학의 볼프강 짐머만(Wolfgang Zimmerman)은 말했습니다.

향후 3년 동안 연구원들은 생물학적 재활용 프로세스의 재정적 이점을 더 잘 결정할 수 있는 프로토타입을 만들고자 합니다. 플라스틱 병에 사용되는 연신 PET도 전처리를 통해 나중에 분해할 수 있어야 합니다. 이 효소는 이미 과일 포장, 필름 및 기타 PET 제품에 전처리 없이 사용할 수 있습니다.

By admin1

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