科思创与科学家携手 利用新开发的生物催化剂降解聚氨酯塑料垃圾

在酶作为生物催化剂的帮助下，聚氨酯和聚乙烯醇塑料现在可以在温和的条件下进行降解。

最近，来自格赖夫斯瓦尔德大学的科学家与德国公司科思创以及来自莱比锡和都柏林的团队一起开发了相应的方法，在化学顶级期刊Angewandte Chemie国际版上发表了两篇独立的文章。这代表了建立一个可持续、对环境友好的流程来回收这些聚合物是可能的。

以工业上大规模生产的这两种合成聚合物为例，新方法有助于解决全球的塑料垃圾问题。

目前，塑料是生产建筑材料、电绝缘体、饮料和食品包装、纺织品与许多其他应用所不可或缺的材料。不幸的是，合成聚合物的大规模生产，特别是包装材料的大规模生产，导致了巨大的环境浪费问题。聚氨酯和聚乙烯醇聚合物约占欧洲塑料产量的8%。

几年来，实现环境友好的塑料回收方法一直是科学研究的主题。这不仅能改善环境，还能减少使用化学方法制造新塑料所需的汽油量。此外，目前燃烧塑料垃圾的垃圾焚烧厂排放的温室气体二氧化碳也会减少。

聚氨酯(PUR)被用于生产床垫、绝缘材料、热塑性塑料（如运动鞋）和涂料（密封剂、油漆、胶水）。虽然降解这些化合物的化学方法已被开发，但由于需要高温和高压，它们需要大量的能量。

使用微生物或酶作为天然生物催化剂的生物技术方法是一种替代，它们能够在不超过40°C的中等温度下降解，特别是回收——分离构建块以制造新塑料，且不需要使用化学试剂。

格赖夫斯瓦尔德大学生物化学研究所Uwe Bornscheuer教授团队与科思创的科学家们现在已经确定了关键酶，这些酶能够在化学预处理后将聚氨酯降解为其构件。

来自格赖夫斯瓦尔德大学的博士生Yannick Branson解释道:“寻找这些特定的生物催化剂是非常艰苦的，因为我们必须筛选大约200万个候选，以便发现前三种酶，这些酶已被证明可以破坏聚氨酯中存在的特殊化学键。” Uwe Bornscheuer教授进一步解释:“有了这一突破性的发现，我们现在有了先决条件，可以使用蛋白质工程方法对这些生物催化剂进行定制设计，以开发聚氨酯的工业回收”。“使用这些新发现的酶，我们更接近了聚合物行业循环经济的目标，”科思创的生物技术能力中心负责人Gernot J?ger博士补充道。

聚乙烯醇(PVA)具有多种性能，也被广泛应用，例如用于纤维涂层和包装箔。到目前为止，尚无成熟的PVA降解工艺。在这里，Bornscheuer教授的团队也能够与都柏林大学的聚合物专家和莱比锡的科学家一起开发生物技术工艺流程的基本原理。PVA的降解可以通过三种不同酶的巧妙组合来实现，这些酶能够以逐步的方式改变聚合物，获得聚合物的碎片，便于其之后的回收。