Nieuwe generatie enzymen gaat afvalstromen van gemengd plastic te lijf

Onderzoekers van het Manchester Institute of Biotechnology (MIB) hebben een nieuwe methode ontwikkeld om plastic afbrekende enzymen te verbeteren door middel van gerichte evolutie, schrijft de Universiteit van Manchester in een persbericht.  

Om de bruikbaarheid daarvan aan te tonen, hebben zij een enzym ontwikkeld dat met succes poly(ethyleen) tereftalaat (PET) kan afbreken. Dat is het plastic dat gewoonlijk voor plastic flessen wordt gebruikt. De laatste jaren is de enzymatische recycling van kunststoffen opgekomen als een aantrekkelijke en milieuvriendelijke strategie om de problemen in verband met plastic afval te helpen verlichten.

Gemengde afvalstromen

Hoewel er een aantal bestaande methoden voor de recycling van kunststoffen bestaat, kunnen enzymen een kosteneffectiever en energie-efficiënter alternatief bieden. Bovendien kunnen ze worden gebruikt om specifieke componenten van gemengde plastic afvalstromen slectief af te breken, die momenteel moeilijk te recyclen zijn met de bestaande technologieën. 

Ondanks dat de technologie veelbelovend is, moeten er nog heel wat hordes worden genomen voordat enzymatische plastic-recycling op grote schaal op commerciële schaal kan worden toegepast. Een van de uitdagingen is bijvoorbeeld dat natuurlijke enzymen die kunststoffen kunnen afbreken, doorgaans minder efficiënt zijn en onstabiel zijn onder de omstandigheden die nodig zijn voor een proces op industriële schaal.  

Nieuwe enzymen

Dr. Elizabeth Bell, die het experimentele werk aan het MIB leidde, zegt: “We hopen dat dit ons in de toekomst in staat zal stellen snel nieuwe en specifieke enzymen te ontwikkelen die geschikt zijn voor gebruik in grootschalige plastic recyclingprocessen.”

Om hun platform te testen, ontwikkelden ze een nieuw enzym, HotPETase, via de gerichte evolutie van IsPETase. IsPETase is een recent ontdekt enzym dat wordt geproduceerd door de bacterie Ideonella sakaiensis, die PET kan gebruiken als koolstof- en energiebron. 

Thermo-chemische recycling kan de manier veranderen waarop we tegen plastic afval aankijken

Wetenschappers van de universiteit van Chalmers hebben een techniek voor thermo-chemische recycling ontwikkeld om afval om te zetten in hoogwaardig bruikbaar plastic.

Thermo-stabiel

Hoewel IsPETase van nature in staat is bepaalde semikristallijne vormen van PET af te breken, is het enzym onstabiel bij temperaturen boven 40°C, ver beneden de gewenste procescondities. Deze lage stabiliteit betekent dat de reacties moeten worden uitgevoerd bij temperaturen onder de glasovergangstemperatuur van PET (~65°C), wat leidt tot lage depolymerisatiesnelheden. 

Om deze beperking aan te pakken, ontwikkelde het team een thermo-stabiel enzym, HotPETase, dat actief is bij 70°C, wat boven de glasovergangstemperatuur van PET ligt.  Dit enzym kan semikristallijn PET sneller depolymeriseren dan eerder gerapporteerde enzymen en kan selectief de PET-component van een gelamineerd verpakkingsmateriaal deconstrueren, waarmee de selectiviteit wordt benadrukt die met enzymatische recycling kan worden bereikt.