Сейчас в мире ежегодно производят более 350 млн тонн пластика (такую же массу имели бы 34 тысячи Эйфелевых башен). При этом около 200 млн тонн очень быстро становятся твердыми отходами.Пластиками или пластмассами называют материалы на основе высокомолекулярных соединений (полимеров).

Полиэтилентерефталат (ПЭТ) — один из самых распространенных видов пластика. Ежегодно производится более 70 млн тонн этого материала.Полиэтилентерефталат можно аккуратно разобрать на одинаковые составные блоки и потом пересобрать заново. В этом заключается химическая переработка полимеров. В отличие от термомеханической переработки, химическая переработка не ухудшает механические свойства материалов, и в теории ее можно повторять неограниченное число раз.Наличие множества ароматических фрагментов делает молекулу полиэтилентерефталата достаточно жесткой (малоподвижной) и химически инертной по отношению к гидролизу.

Один из возможных способов ускорить переработку заключается в использовании ферментов — особых веществ, которые катализируют химические реакции в живых системах, «помогая» им протекать в мягких условиях с высокой селективностью.Кутиназа - фермент, который в природе отвечает за расщепление кутина, особого вещества, выделяемого верхним слоем листа растения для уменьшения потерь воды и состоящего преимущественно из жирных кислот и их эфиров.

20 килограммов полиэтилентерефталата измельчают и смешивают с 78 литрами воды и 40 граммами фермента. Гидролиз проводится при температуре 72°C в слабощелочной среде (pH = 8), которую создали, добавив гидроксид натрия. После деполимеризации 90% исходного ПЭТ реакцию останавливают и отделяют твердый остаток полимера центрифугированием. Жидкую фазу затем пропускают через колонку с активированным углем и обрабатывают раствором серной кислоты — это нужно, чтобы превратить терефталат натрия в терефталевую кислоту. После этого терефталевую кислоту можно отделить центрифугированием и перекристаллизацией.

Оптимизированная при помощи белковой инженерии кутиназа разложила 90% от тонны ПЭТ-пластика в течение 10 часов.

Полученная таким образом терефталевая кислота имеет чистоту 99,8% и может быть использована для получения ПЭТ.

Еще одним продуктом реакции является сульфат натрия. Он получается, когда серная кислота реагирует с терефталатом натрия. На каждый килограмм перерабатываемого ПЭТ получается 600 граммов сульфата натрия — в пилотном эксперименте было получено 12 килограммов этого вещества, его тоже выделили и очистили. Сульфат натрия широко используется в современной промышленности (например, в производстве моющих средств, бумаги и стекла), поэтому этот продукт реакции пойдет не на свалку, а на продажу.

На страницу проекта