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(xué)的科學(xué)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(xué)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?xì)W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(xué)研究的主題。這不僅能改善環(huán)境，還能減少使用化學(xué)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(xué)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(xué)試劑。
格賴夫斯瓦爾德大學(xué)生物化學(xué)研究所Uwe Bornscheuer教授團隊與科思創(chuàng)的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)確定了關(guān)鍵酶，這些酶能夠在化學(xué)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(xué)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(xué)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”?！笆褂眠@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(biāo)，”科思創(chuàng)的生物技術(shù)能力中心負(fù)責(zé)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(xué)的聚合物專家和萊比錫的科學(xué)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。
