Innowacyjna technologia enzymatyczna na czele walki z odpadami tworzyw sztucznych
Odpady tworzyw sztucznych nienadające się do recyklingu stanowią rosnące wyzwanie środowiskowe i ekonomiczne. Kraje UE-28 generują ponad 27 milionów ton odpadów tworzyw sztucznych rocznie, z czego tylko około 31% nadaje się do recyklingu. Aby zaradzić ogromnemu obciążeniu środowiska tworzywami sztucznymi niepoddawanymi recyklingowi, finansowany ze środków UE projekt ENZYCLE skupił się na opracowaniu innowacyjnych rozwiązań wykorzystujących enzymy do degradacji obecnie niepoddawanych recyklingowi tworzyw sztucznych, w tym mikroplastiku w ściekach.
Frakcje tworzyw sztucznych niepoddawane recyklingowi na celowniku
Głównym celem projektu była waloryzacja frakcji tworzyw sztucznych niepoddawanych recyklingowi z wykorzystaniem procesów degradacji enzymatycznej. Obejmuje to skupienie się na politereftalanie etylenu (PET) i poliolefinach — takich jak polietylen (PE) i polipropylen (PP) w postaci zużytych produktów PET: tacek, pojemników z klapką i opakowań wielowarstwowych, do których trudno jest zastosować konwencjonalne procesy recyklingu. W projekcie ENZYCLE wykorzystano szereg enzymów, w tym kutynazę kompostową z liści i gałęzi (LCC) i hydrolazę poliestrową pochodzącą z metagenomów (PHL7). Oba wykazały wysoką aktywność hydrolityczną wobec PET. „PHL7 jest w stanie zdegradować 90% PET w ciągu zaledwie 16 godzin, wyniki znacznie przewyższający poprzednie enzymy, takie jak LCC” — mówi zespół z hiszpańskiego centrum badawczego ITENE, koordynatora projektu ENZYCLE.
Innowacyjne metody recyklingu
Zespół projektu ENZYCLE wprowadził system degradacji mikroplastiku (MDS), który łączy procesy enzymatyczne i mikrobiologiczne w celu rozkładu mikrodrobin tworzyw sztucznych, takich jak PET, PE i poliamid, osiągając 30-procentowe zmniejszenie wagi tych materiałów. Ten innowacyjny proces stanowi alternatywę dla tradycyjnych metod recyklingu termicznego, które są często energochłonne i pogarszają jakość tworzyw sztucznych. W przeciwieństwie do metod termicznych, recykling enzymatyczny odbywa się w niższych temperaturach i w środowisku wodnym, co jest znacznie bardziej przyjazne środowisku. „Enzymy rozkładają PET na składniki, które można później wykorzystać: kwas tereftalowy i glikol etylenowy, co ułatwia wysokiej jakości recykling. Wspomniane zalety sprawiają, że recykling enzymatyczny jest bardziej przyjazną środowisku i skuteczną alternatywą” — dodaje zespół ITENE. Takie podejście ułatwia odzyskiwanie cennych zasobów, które można ponownie wykorzystać w wysokiej jakości zastosowaniach, oraz zwiększa wydajność procesu recyklingu, zamykając pętlę w produkcji tworzyw sztucznych.
Rzeczywiste wyniki i wyzwania
Pomimo postępów projekt ENZYCLE stanął przed poważnymi wyzwaniami. Jedną z głównych przeszkód było skalowanie procesu produkcji enzymów do poziomu przemysłowego przy jednoczesnym kontrolowaniu kosztów. Dzięki zastosowaniu dwuetapowego procesu ciągłej hodowli i zwiększeniu stabilności enzymów poprzez inżynierię białek, projekt z powodzeniem umożliwił przemysłową produkcję enzymów na dużą skalę. Projekt napotkał jednak trudności w optymalizacji procesów biologicznych dla rzeczywistego mikroplastiku z oczyszczalni ścieków. Jak zauważa zespół ITENE: „wyzwania obejmują optymalizację procesów biologicznych dla rzeczywistych mikrodrobin plastiku z oczyszczalni ścieków i skalowanie opracowanego w laboratorium procesu do poziomu przemysłowego, przy jednoczesnym uwzględnieniu kosztów enzymów”.
Przyszłe możliwości w gospodarce o obiegu zamkniętym
Innowacje wprowadzone przez ENZYCLE wykraczają poza tradycyjny recykling tworzyw sztucznych. Poprzez wspieranie współpracy między sektorami biotechnologii i gospodarki odpadami projekt wytyczył drogę pod nowe łańcuchy wartości. Partnerstwa te umożliwiają firmom zajmującym się recyklingiem badanie zaawansowanych metod odzyskiwania odpadów, jednocześnie dostarczając przemysłowi biotechnologicznemu świeże surowce, a wszystko to zgodnie z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym. Taka synergia może potencjalnie napędzać postęp w zakresie materiałów bioinżynieryjnych, ekologicznych technologii produkcji i zrównoważonych rozwiązań opakowaniowych.
Wpływ na zrównoważony rozwój i społeczeństwo
Rozwiązania enzymatyczne opracowane w ramach projektu ENZYCLE obiecują znaczne zmniejszenie wpływu odpadów tworzyw sztucznych na środowisko, zwłaszcza w przypadku frakcji niepoddawanych recyklingowi. Projekt minimalizuje zanieczyszczenia plastikiem i poprawiają praktyki zarządzania odpadami, pomagając w ten sposób chronić ekosystemy i różnorodność biologiczną i przyczyniając się tym samym do poprawy zdrowia ludzi. Co więcej, podejście ENZYCLE jest zgodne z szerszymi celami gospodarki o obiegu zamkniętym, która ma na celu zmniejszenie zależności od surowców i paliw kopalnych oraz promowanie przekwalifikowania i tworzenia miejsc pracy w sektorach biotechnologii i gospodarki odpadami.
Słowa kluczowe
ENZYCLE, mikrodrobiny plastiku, gospodarka o obiegu zamkniętym, degradacja enzymatyczna, recykling tworzyw sztucznych, zrównoważona gospodarka odpadami
