在酶作為生物催化劑的幫助下，聚氨酯和聚乙烯醇塑料現(xiàn)在可以在溫和的條件下進行降解。
最近，來自格賴夫斯瓦爾德大學的科學家與德國公司科思創(chuàng)以及來自萊比錫和都柏林的團隊一起開發(fā)了相應(yīng)的方法，在化學頂級期刊Angewandte Chemie國際版上發(fā)表了兩篇獨立的文章。這代表了建立一個可持續(xù)、對環(huán)境友好的流程來回收這些聚合物是可能的。
以工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)的這兩種合成聚合物為例，新方法有助于解決全球的塑料垃圾問題。
目前，塑料是生產(chǎn)建筑材料、電絕緣體、飲料和食品包裝、紡織品與許多其他應(yīng)用所不可或缺的材料。不幸的是，合成聚合物的大規(guī)模生產(chǎn)，特別是包裝材料的大規(guī)模生產(chǎn)，導(dǎo)致了巨大的環(huán)境浪費問題。聚氨酯和聚乙烯醇聚合物約占歐洲塑料產(chǎn)量的8%。
幾年來，實現(xiàn)環(huán)境友好的塑料回收方法一直是科學研究的主題。這不僅能改善環(huán)境，還能減少使用化學方法制造新塑料所需的汽油量。此外，目前燃燒塑料垃圾的垃圾焚燒廠排放的溫室氣體二氧化碳也會減少。
聚氨酯(PUR)被用于生產(chǎn)床墊、絕緣材料、熱塑性塑料（如運動鞋）和涂料（密封劑、油漆、膠水）。雖然降解這些化合物的化學方法已被開發(fā)，但由于需要高溫和高壓，它們需要大量的能量。
使用微生物或酶作為天然生物催化劑的生物技術(shù)方法是一種替代，它們能夠在不超過40°C的中等溫度下降解，特別是回收——分離構(gòu)建塊以制造新塑料，且不需要使用化學試劑。
格賴夫斯瓦爾德大學生物化學研究所Uwe Bornscheuer教授團隊與科思創(chuàng)的科學家們現(xiàn)在已經(jīng)確定了關(guān)鍵酶，這些酶能夠在化學預(yù)處理后將聚氨酯降解為其構(gòu)件。
來自格賴夫斯瓦爾德大學的博士生Yannick Branson解釋道:“尋找這些特定的生物催化劑是非常艱苦的，因為我們必須篩選大約200萬個候選，以便發(fā)現(xiàn)前三種酶，這些酶已被證明可以破壞聚氨酯中存在的特殊化學鍵?！?
Uwe Bornscheuer教授進一步解釋:“有了這一突破性的發(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在有了先決條件，可以使用蛋白質(zhì)工程方法對這些生物催化劑進行定制設(shè)計，以開發(fā)聚氨酯的工業(yè)回收”。“使用這些新發(fā)現(xiàn)的酶，我們更接近了聚合物行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的目標，”科思創(chuàng)的生物技術(shù)能力中心負責人Gernot J?ger博士補充道。
聚乙烯醇(PVA)具有多種性能，也被廣泛應(yīng)用，例如用于纖維涂層和包裝箔。到目前為止，尚無成熟的PVA降解工藝。在這里，Bornscheuer教授的團隊也能夠與都柏林大學的聚合物專家和萊比錫的科學家一起開發(fā)生物技術(shù)工藝流程的基本原理。PVA的降解可以通過三種不同酶的巧妙組合來實現(xiàn)，這些酶能夠以逐步的方式改變聚合物，獲得聚合物的碎片，便于其之后的回收。
