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)展在給人類社會帶來方便的同時,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)帶來了嚴重的負擔.我國是塑料生產(chǎn)和消費大國,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.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降解能力的酶對于PET廢棄塑料處理有著不同的優(yōu)勢。

PET性質(zhì)

化學(xué)名稱為聚對苯二甲酸乙二醇酯，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，且會對環(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PET的生物降解就展現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢。

 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降解為對苯二甲酸雙羥乙酯(BHET)、對苯二甲酸單羥乙酯(MHET)、對苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)等組分。

(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)逐步進行；聚合物質(zhì)量逐漸損失，直至發(fā)生解體、被完全降解。