359 milioni di tonnellate di plastica vengono prodotte ogni anno nel mondo, di cui 150-200 milioni di tonnellate vengono accumulate in discariche o esposte alla natura.
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E la plastica in polietilene tereftalato (PET) è la più abbondante, con una produzione annua globale di quasi 70 milioni di tonnellate - è la bottiglia di plastica che possiamo toccare ogni giorno.
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Il riciclaggio delle bottiglie di plastica svolge un ruolo importante nella protezione dell'ambiente.
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Questo è ciò su cui si concentra l'ultimo articolo di copertina della natura 0010010 # 39.
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Tuttavia, l'attuale tecnologia di riciclaggio distruggerà le proprietà meccaniche dell'animale domestico o l'efficienza dell'idrolisi enzimatica è troppo bassa.
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Di recente, un team dell'Università di Tolosa in Francia ha proposto un nuovo enzima: può idrolizzare il 90% delle bottiglie di plastica di animali domestici in 10 ore. I documenti pertinenti sono stati pubblicati in natura con il titolo di 0010010 quot; una depolimerasi per animali da compagnia progettata per scomporre e riciclare i bot di plastica 0010010 ;. Lo stesso giorno, la rivista scientifica ha riportato che 0010010 quot; una tigre fa un passo avanti. 0010010 quot; l'enzima mutante potrebbe migliorare notevolmente il riciclaggio dei robot in plastica 0010010 quot ;.
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Questo è superiore all'efficienza di tutte le precedenti idrolasi PET. Ancora più importante, il monomero prodotto dopo l'idrolisi ha le stesse caratteristiche del monomero nei materiali petrolchimici.
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Ciò promuove notevolmente il riutilizzo delle bottiglie di plastica.
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Per idrolizzare l'animale domestico, prima capiscilo.
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L'animale domestico può essere solidificato in due forme: una è la forma cristallina strettamente imballata, l'altra è la forma relativamente libera e disordinata.
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Queste due forme di animali domestici si trovano nella maggior parte delle bottiglie di plastica. I produttori adegueranno le loro proporzioni in base alle caratteristiche del materiale delle bottiglie di plastica.
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Tuttavia, la struttura dell'animale domestico cristallino è troppo stabile per essere digerita dall'enzima più efficace.
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Si può chiedere, l'alta temperatura non fa allentare e disordinare l'animale domestico cristallino?
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Ma l'enzima ha 0010010 quot; intolleranza alle alte temperature 0010010 quot ;. Quando la temperatura aumenta, l'enzima verrà inattivato.
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Quindi, come attraversare la 0010010 quot; due montagne 0010010 quot; e rendere migliore l'animale idrolizzato animale domestico?
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Innanzitutto, ci sono problemi strutturali.
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I ricercatori hanno esaminato la struttura della cutinasi, un'idrolasi α / β, e hanno condotto simulazioni chimiche per scoprire dove l'animale interagiva con l'enzima: hanno scoperto che l'animale corrispondeva alla quota 0010010 ; grooves 0010010 ; sulla superficie dell'enzima (compreso dove è stato tagliato l'animale domestico).
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Per migliorare l'adattamento tra l'animale domestico e il solco, i ricercatori hanno creato un gran numero di versioni mutanti dell'enzima, che ha cambiato ogni amminoacido all'interno del solco attraverso diverse combinazioni.
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Successivamente, l'enzima non è resistente alle alte temperature.
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Dopo aver studiato gli enzimi correlati, sembra esserci un indizio: molti enzimi sono stabili interagendo con uno ione metallico, che fissa insieme le due parti dell'enzima.
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Quindi, a partire dalla versione originale dell'enzima, i ricercatori hanno progettato due aminoacidi per formare un legame chimico tra le due parti. Questa versione dell'enzima è più stabile alle alte temperature.
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Infine, i ricercatori hanno creato due versioni dell'enzima attraverso una serie di miglioramenti e hanno condotto esperimenti su bottiglie di plastica tritate.
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Non solo alta efficienza di idrolisi, ma anche molto economica
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L'efficienza della idrolasi migliorata è molto alta.
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L'idrolasi proposta dai predecessori può digerire metà dell'animale in 20 ore. In questo lavoro, il tasso di digestione può raggiungere il 85% in sole 15 ore.
Inoltre, ottimizzando le condizioni, sono stati in grado di scomporre l'animale al 90% in 10 ore.
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Sebbene alcuni animali domestici cristallini rimangano, l'efficienza è già molto elevata: 863 kg di materie prime possono essere estratti da 1000 kg di rifiuti domestici.
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In altre parole, l'enzima ridisegnato è più efficiente della capacità del nostro corpo di 0010010 # 39; abbattere l'amilasi.
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I ricercatori hanno quindi utilizzato questi materiali per realizzare nuovi prodotti in PET secondo gli standard industriali.
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La resistenza alla pressione di questi nuovi prodotti è solo del 5% inferiore a quella del PET prodotto con materiali chimici standard e l'aspetto è solo del 10% inferiore, che è conforme allo standard di produzione del PET.
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Naturalmente, anche il costo è una considerazione importante.
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Qual è il costo dell'utilizzo del PET riciclato rispetto alle materie prime petrolchimiche?
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I ricercatori stimano che se il costo di produzione della proteina è $ 25 per chilogrammo, il costo del processo sarebbe pari al 4% del costo di produzione dell'animale domestico dalla proteina.
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Anche se potrebbe non essere economico come quello petrolchimico, sarà relativamente non influenzato dai futuri shock dei prezzi e più sostenibile.
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Un'altra cosa
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L'enzima non è in grado di recuperare altri importanti tipi di plastica, come polietilene e polistirolo, i cui legami sono più difficili da rompere. Ma se ha successo, può aiutare la società a risolvere uno dei problemi di plastica più difficili che affrontiamo.
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