PET塑料的生物降解
PET塑料廢棄物及微塑料生物降解轉(zhuǎn)化的研究現(xiàn)狀與展望
塑料工業(yè)的發(fā)展在給人類社會(huì)帶來方便的同時(shí),也導(dǎo)致大量的廢舊塑料垃圾不斷產(chǎn)生,給全球生態(tài)系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān).我國是塑料生產(chǎn)和消費(fèi)大國,在塑料的研究和治理等方面都面臨空前的國際輿論壓力,近年來,我國相繼推出一系列限塑禁塑政策,發(fā)展高效塑料降解策略已成為生態(tài),環(huán)境,能源等領(lǐng)域發(fā)展的迫切需求.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)是應(yīng)用廣泛的合成聚酯之一,通過生物酶法對(duì)其回收是一種綠色理想的處理方法,為解決PET廢棄污染提供新契機(jī).近年來,不同來源的PET水解酶可分為來自嗜熱微生物(放線菌和真菌)的嗜熱降解酶和來自中溫細(xì)菌的溫和降解酶.這2種在不同溫度下發(fā)揮高效PET降解能力的酶對(duì)于PET廢棄塑料處理有著不同的優(yōu)勢(shì)。
PET性質(zhì)
化學(xué)名稱為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯,屬于結(jié)晶型飽和聚酯,為乳白色或淺黃色、高度結(jié)晶的 聚合物,表面平滑有光澤,是生活中常見的一種熱塑性樹脂。具有優(yōu)良的物理性能,使用溫度可達(dá)120℃,電絕緣性優(yōu)良,抗蠕變性,耐疲勞性,耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。
PET塑料廢棄物的主要處理方法
常用的PET塑料處理方法如填埋、熱解、焚燒等成本較高,且會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。因此,尋找一種低成本、無污染的處理方法顯得尤為重要,此時(shí)PET的生物降解就展現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)。
PET的生物降解是指在微生物產(chǎn)生的生物活性酶的作用下,將復(fù)雜的聚合物分子轉(zhuǎn)化為簡單的小分子,以滿足其能量的需求。通過微生物或酶將PET降解為對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯(BHET)、對(duì)苯二甲酸單羥乙酯(MHET)、對(duì)苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)等組分。
降解原理
(1)微生物與PET塑料表面發(fā)生相互作用,使微生物菌落附著在材料表面形成生物膜,以利于微生物分泌的胞外降解酶在聚酯表面的富集;同時(shí)微生物分泌多聚糖粘附在塑料表面,使其發(fā)生“微生物污著”;
(2)降解酶進(jìn)攻聚酯鏈段中的酯鍵,使其發(fā)生水解,逐步降低聚酯的分子量,使其解聚成可被微生物吸收的低聚物;
(3)隨后微生物吸收低聚物,并通過新陳代謝將其轉(zhuǎn)變?yōu)樗虲O2,其中的化學(xué)能用于微生物自身的生長繁衍。生物降解過程首先發(fā)生在聚酯表面,由外向內(nèi)逐步進(jìn)行;聚合物質(zhì)量逐漸損失,直至發(fā)生解體、被完全降解。
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