通过角质酶对再循环的聚对苯二甲酸乙二醇酯进行的酶促再循环制造技术

本发明专利技术整体涉及降解再循环的聚对苯二甲酸乙二醇酯(rPET)的领域，例如在多层包装中的rPET层。例如，本发明专利技术涉及降解rPET的方法，该方法包括使rPET经受至少一种角质酶的步骤。rPET可以是包含在包装中的多层包装结构中的基于rPET的层。值得注意的是，本发明专利技术的主题允许多层包装材料中含rPET的层的选择性降解。层包装材料中含rPET的层的选择性降解。层包装材料中含rPET的层的选择性降解。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过角质酶对再循环的聚对苯二甲酸乙二醇酯进行的酶促再循环


[0001]本专利技术整体涉及降解再循环的聚对苯二甲酸乙二醇酯(rPET)的领域，例如在多层包装中的rPET层。例如，本专利技术涉及降解rPET的方法，该方法包括使rPET经受至少一种角质酶的步骤。rPET可以是包含在包装中的多层包装结构中的基于rPET的层。值得注意的是，本专利技术的主题允许多层包装材料中含rPET的层的选择性降解。

技术介绍

[0002]塑料生产在过去的六十年里一直在增加，在2017年达到348,000,000吨(Plastics Europe，2018)。包装是塑料使用的主要部分，几乎占市场需求的40％(Plastics Europe，2018)。其大部分由一次性使用的塑料组成，其具有短的寿命，在被消费者获得后不久就变成废料。众所周知，塑料积聚是当前主要的环境问题，这是由于塑料对降解的高抗性以及废料在垃圾填埋场中的不当处置或沉积引起。然而，在过去几年已经努力避免塑料沉积在垃圾填埋场中(Plastics Europe，2018)。然而，大量的包装塑料仍然作为废料存在，因此需要有效的再循环技术以同时使生产的废料的量和生产塑料的资源消耗最小化。
[0003]包装中使用的聚合物可分为两大类：具有碳
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碳主链的聚合物[例如，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚苯乙烯(PS)]和具有杂原子主链的那些聚合物[例如，聚酯和聚氨酯(PU)]。断裂C
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C键所需的高能量使得烃非常耐降解(Microb Biotechnol，第10卷，第6期，第1308
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1322页)。另一方面，聚酯和聚氨酯具有可水解聚酯键，因此它们对非生物和生物降解的抗性较低。
[0004]最常见的聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(Plastics Europe，2018)。由于其大量使用，再循环PET的能力是该工业的关键焦点。根据最近的Plastics Recyclers Europe评估，2017年欧洲的PET再循环能力为2,100,000吨。为了减少纯PET的使用，再循环PET(rPET)作为包装材料中的唯一PET来源以及与纯PET组合以产生纯PET和rPET复合材料在工业中的使用正在增加。最近，例如仅由rPET制成的瓶已经上市。因此，根据IHS Markit分析，例如在美国，rPET占每年生产和消耗的PET包装树脂的约12％至14％。
[0005]塑料包装通常不是由一种单一聚合物组成。相反，通常需要不同聚合物的共混物或多层以获得与塑料的具体应用相关的某些特性(弹性、亲水性、耐久性或水和气体阻隔性)(Process Biochemistry，第59卷，第58
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64页)。此外，包装材料通常含有粘合剂、涂层和添加剂，诸如增塑剂、稳定剂和着色剂(Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci，第364卷，第1526期，第2115
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2126页)。这使得一些包装材料的再循环非常困难。
[0006]当前的废塑料再循环技术主要由热机械过程组成，而化学再循环处于其早期工业化阶段。机械再循环需要清洁的输入废料流，其可分别在污染和复杂包装结构的情况下通过先前的清洁和分离步骤来实现。因此，目前多层包装的再循环率非常低。相反，多层包装大部分被焚烧或最终填埋。此外，机械再循环过程通常产生具有降低的特性和有限的食品级质量的降级的塑料，因此失去它们的原始价值和应用。然后这些材料通常用于较低价值
的次级产品。另一方面，正在开发化学再循环方法以使得能够回收可用于再制造塑料的聚合物的构造块。然而，该方法是经济和能量昂贵的，并且通常需要极端条件和苛刻的化学品。因此，这些技术对于复杂的多层塑料材料不是理想的(Process Biochemistry(2017)，第59卷，第58
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64页)。
[0007]能够选择性地去除和再循环多层塑料包装的每种组分的技术将提供复制原始包装和将再循环扩展到混合塑料包装废料和材料的可能性。
[0008]酶对它们的底物是非常有选择性的，因此它们提供了在再循环过程中应用的高潜力。酶将使每个层能够选择性分解为起始构造块，其可用于随后生产新塑料或作为增值化学品。在过去几年已经越来越多地研究了顽固性塑料的酶促和微生物降解，特别集中在PET上(Microb Biotechnol，第10卷，第6期，第1302
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1307页)。尽管塑料的酶促降解是困难的，但是在塑料包装的生产中使用能够降解聚酯的酶。然而，酶的降解效率随酶的不同种类别和类型而变化，并且进行实验的条件高度影响降解的程度。另外，聚合物特性，例如结晶度和组成，也对降解速率具有强烈影响。
[0009]尽管已经努力提高聚合物的酶促降解效率，但是大多数研究是在纯材料上进行的。尽管这些研究提供了对塑料的酶促降解的良好的初步见解，但是它们不代表实际的包装材料，因为在这种情况下聚合物没有被分离并且添加剂可能存在。此外，缺乏对实验条件、酶特性和聚合物特性对降解过程的影响的深入理解。
[0010]因此，设计用于多层包装的选择性再循环方法是非常重要的。
[0011]因此，希望获得一种可用于选择性降解(分层)多层包装中的基于rPET的层的方法，该方法是成本有效的，产生高质量材料并且不需要苛刻的加工条件。
[0012]尽管已知PET可被角质酶降解(Nature Scientific Reports(2019)9:16038)，但就专利技术人所知，现有技术缺乏关于再循环PET(rPET)的酶促水解的信息。通常，为了补偿在机械再循环过程中通过热水解降低分子量导致的rPET与纯PET相比质量降低，通常使用增链剂(D.S.Achilias(Ed.),Mater.Recycl.Trends Perspect.,InTech,Rijeka,Croatia(2012),pp.85
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114)。与PET相比，这种化学改性增加了分子量，导致部分交联并改变了rPET的整体化学性质(参见Torres等人2001，79(10)，1816
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1824)。因此，已知rPET和PET的组成和性质是不同的。例如，Packag Technol Sci.2020；33:359
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371列出了这些差异中的一些。作为一个结果，例如，rPET通常具有比PET高的结晶度(Thermochimica Acta Volume 683,January2020,178472)。较高程度的结晶度可对酶的水解效率具有负面影响。此外，例如通过增量剂进行的化学改性将影响酶促水解。因此，不能得出结论，因为已知角质酶能够降解PET，它们也可用于降解rPET。
[0013]然而，理想的是具有可利用的方法来酶促水解rPET，例如rPET食品包装，诸如rPET瓶，并且将多层包装中存在的一个或多个rPET层分层，这将允许生产用于再生纯再循环PET(rPET)的单体，这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.降解再循环的聚对苯二甲酸乙二醇酯(rPET)的方法，所述方法包括使所述rPET经受至少一种角质酶的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种角质酶选自由以下项组成的组：Thf_Cut、Thc_Cut1、Thc_Cut2、BC
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CUT
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013或它们的组合。3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述至少一种角质酶作为粗提取物被使用。4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中以至少0.65μg蛋白质/mg聚合物、或6μg蛋白质/mg聚合物、或50μg蛋白质/mg聚合物的酶载量使用所述至少一种角质酶。5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中使所述rPET在20℃至50℃，例如30℃至40℃范围内的温度下经受所述至少一种角质酶。6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中使所述rPET在约6至9范围内，例如约6.5至8范围内的pH下经受所述至少一种角质酶。7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中使所述rPET经受所述至少一种角质酶持续至少2天、至少7天或至少15天。8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述rPET存在于包装中。9.根据权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：雀巢产品有限公司，
类型：发明
国别省市：