اختصاصی بسپار/بازیافت PET با استانداردهای بالاتر در آزمایشگاه

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر بسیاری از آنزیم‌ها وعده‌ی شکستن پلاستیک را می‌دهند. اما آنچه در آزمایشگاه به خوبی کار می‌کند اغلب در مقیاس بزرگ شکست می‌خورد. پژوهش جدیدی توسط Gert Weber، Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB)، Uwe Bornscheuer، دانشگاه Greifswald، و Alain Marty، مدیر ارشد علمی Carbios، نشان می‌دهد که چگونه افزایش سطح آزمایش‌های آزمایشگاهی می‌تواند به شناسایی سریع‌تر رویکردهای امیدوارکننده کمک کند. این گروه استانداردهای جدید را روی چهار آنزیم تازه کشف شده ارائه دادند.

بازیافت PET: بسیاری از پیشرفت‌های ادعا شده
گاه به گاه، رسانه‌ها از پیشرفت‌های عمده در بازیافت پلی اتیلن ترفتالات (PET) گزارش می‌دهند. این به لطف آنزیم‌های تازه کشف شده است که پلاستیک را به اجزای سازنده‌ی آن تجزیه می‌کنند. با این حال، داستان موفقیت پس از آزمایشگاه دانشگاهی معمولاً با سکوت همراه است. PET هجده درصد از تولید پلاستیک در جهان را به خود اختصاص می‌دهد و آن را به یکی از مهم ترین پلاستیک‌ها از نظر حجم تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، شرکت زیست فناوری Carbios، تا سال 2025 در حال ساخت کارخانه ای در شمال شرق فرانسه است. این کارخانه قادر خواهد بود سالانه 50000 تن PET را بازیافت کند. این شرکت علاقه مند به یافتن بهترین آنزیم‌های ممکن برای راه اندازی مقیاس صنعتی هستند و متوجه شده اند که بسیاری از نتایج پژوهش‌های آزمایشگاهی را نمی توان به مقیاس بزرگتر منتقل کرد.

دشواری افزایش مقیاس در آزمایش‌های بازیافت PET
گرت وبر، متخصص HZB می‌گوید: «برخی آنزیم‌ها در آزمایش‌های آزمایشگاهی برای چند ساعت عالی عمل می‌کنند، اما فعالیت خود را خیلی سریع از دست می‌دهند و مواد کاملاً تجزیه نمی شود. این مشکل حادی در لوله‌ی آزمایش در آزمایشگاه نیست، اما زمانی که در یک واکنشگاه (reactor) بزرگ استفاده می‌شود، مشکل ساز می‌شود. Carbios به همراه شرکت‌های Uwe Bornscheuer و Gert Weber نشان می‌دهند که چگونه آنزیم‌های جدید برای تخریب PET می‌توانند بهتر با یکدیگر مقایسه شوند. “به منظور امکان افزایش مقیاس در آینده، بسیاری از پارامترها باید در محدوده‌ی کوچکتری حتی در آزمایش‌های آزمایشگاهی باشند. ماده‌ی اولیه باید دقیقاً تعریف شود و پروتکل‌های آزمایش باید استانداردتر باشند تا عملکرد آنزیم‌ها و کاربرد آن‌ها در ارزیابی بهتر مشخص شود. پژوهشگران یک پروتکل استاندارد شده آبکافت PET را توسعه داده اند که شرایط واکنش مربوط به آبکافت را در مقیاس بزرگتر تعریف می‌کند. به طور خاص، از دو ماده PET استفاده شد، اولاً یک فیلم PET انتخاب شده و دوم PET دانه بندی شده از بطری‌های زباله، همانطور که توسط Carbios در مقیاس بزرگ استفاده می‌شود. از این مواد برای آزمایش چهار آنزیم تجزیه کننده PET که اخیراً کشف شده اند استفاده کردند: LCC-ICCG، FAST-PETase، HotPETase و PES-H1L92F/Q94Y.
با انجام آزمایش تحت این پروتکل، دریافتند که دو تا از این آنزیم‌ها، FAST-PETase و HotPETase، برای استفاده در مقیاس بزرگ کمتر مناسب هستند که عمدتا به دلیل نرخ نسبتا کم بسپارش (polymerization) آن‌ها است. PES-H1L92F/Q94Y عملکرد بهتری داشت. آنزیم چهارم، LCC-ICCG، بسیار بهتر از سایر آنزیم‌ها عمل کرد: LCC-ICCG می‌تواند 98٪ از PET را به تکپار اسید ترفتالیک (TPA) و اتیلن گلیکول (EG) در 24 ساعت تبدیل کند. این گروه حتی توانستند مقدار آنزیم مورد نیاز برای LCC-ICCG را سه برابر و دمای واکنش را از 72 به 68 درجه سلسیوس کاهش دهند که استفاده از این آنزیم را مقرون به صرفه تر می‌کند.

استانداردهای بالاتر برای آزمایش‌های بازیافت PET
باید در مورد کاربردهای صنعتی در پژوهش‌های آزمایشگاهی فکر شود. به هر حال، بازیافت یکی از مشکلات واقعا بزرگ در این دوره از تاریخ است. پلاستیک‌ها همچنان بارها و بارها از مواد خام فسیلی تولید می‌شوند و نرخ بازیافت پایین است. زباله‌های پلاستیکی را می‌توان در تمام آب و خاک و در نتیجه در زنجیره‌ی غذایی یافت. بنابراین پیشرفت در بازیافت ضروری است. استانداردهای بالاتر می‌تواند کمک کند که گندم را سریع تر از کاه جدا کنیم.