NTMT丨科思创与科学家合作，利用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，塑料材料聚氨酯和聚乙烯醇现在可以在温和的条件下进行降解。

格赖夫斯瓦尔德大学的科学家们与德国公司科思创以及来自莱比锡和都柏林的团队共同开发了相应的方法，最近在化学领域权威杂志《Angewandte Chemie国际版》上分别发表了两篇文章。因此，这意味着建立一个可持续和环保的流程来回收这些聚合物是有可能的。

这有助于解决世界范围内的塑料垃圾问题，以这两种大规模工业生产的合成聚合物为例。

塑料目前在建筑材料、电绝缘、饮料和食品包装、纺织品和许多其他应用领域的生产中不可或缺。不幸的是，合成聚合物的大规模生产，特别是用于包装材料的合成聚合物，已经给环境带来了巨大的浪费问题。聚氨酯和聚乙烯醇聚合物约占欧洲塑料产量的8%。

几年来，实现塑料环保回收的方法一直是人们深入研究的主题。这不仅可以缓解环境污染，还可以减少化学制造新塑料所需的化石原料。此外，目前焚烧塑料垃圾的垃圾焚烧厂排放的温室气体CO2将减少。

聚氨酯用于生产床垫、保温材料、热塑性弹性体（如运动鞋）和涂料（密封剂、胶粘剂、涂料）。虽然降解这些化合物的化学方法已经被开发出来，但由于需要高温和高压，它们也消耗大量的能量。

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方法，因为它们能够在不超过40°C的适度温度下进行降解，特别是循环利用——分离出原料来制造新的塑料，而且不使用化学试剂。

格赖夫斯瓦尔德大学生物化学研究所的Uwe Bornscheuer教授的团队与科思创公司的科学家一起，现在已经确定了关键的酶，它们能够在化学预处理后将聚氨酯降解成其组成原料。

格赖夫斯瓦尔德大学博士生Yannick Branson 表示：“寻找这些特定的生物催化剂是非常费力的，因为我们必须筛选出大约200万个候选酶，以便发现前三种酶，这些酶被证明能够打破聚氨酯中存在的特殊化学键。”

格赖夫斯瓦尔德大学Uwe Bornscheuer教授进一步解释说：“有了这一突破性的发现，我们现在有了先决条件，可以利用蛋白质工程的方法对这些生物催化剂进行定制设计，旨在开发聚氨酯的工业回收。”

科思创生物技术能力中心负责人Gernot Jäger博士补充道：“利用这些新发现的酶，我们更加接近我们的目标，即实现聚合物行业的循环经济。”

聚乙烯醇（PVA）具有多种特性，也被广泛使用，例如用于纤维的涂层和包装的薄膜。到目前为止，还没有成熟的工艺来降解PVA。在这里，Bornscheuer教授的团队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的基本原理。PVA的降解可以通过三种不同的酶的巧妙组合来实现，然后这些酶能够以逐步的方式改变聚合物，获得聚合物的碎片，然后可以用于其回收。

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科思创转向利用生物技术开发可持续塑料

科思创正在拓展其在工业生物技术领域的能力。这家塑料制造商打算越来越多地利用微生物和酶，使其产品和工艺更具可持续性。特别是，科思创还将开发基于生物技术的新回收工艺。为此，公司的生物技术能力中心现已扩大，包括一个公共资助的研究小组。与此同时，科思创公司通过努力取得了进展，首次在微生物的帮助下完全利用植物生产出重要的化学品苯胺。

科思创公司首席执行官Markus Steilemann博士称："生物技术在以更加环保和高效的方式生产塑料方面具有巨大的潜力。作为一家以创新为导向的公司，我们希望拓展我们在这个领域的能力。特别是，我们希望这能进一步刺激循环经济，为此目标我们正全力以赴。"

为了更好地挖掘工业（"白色"）生物技术在塑料生产中的潜力，一个酶催化剂初级研究小组，简称NEnzy，现已在科思创成立了。它将获得德国联邦教育和研究部为期五年的、金额为250万欧元的资助，并且将与德国亚琛工业大学展开紧密合作。

这个新小组正致力于通过酶催法回收报废产品和塑料垃圾。研究人员还希望利用酶来处理塑料生产中的废水。另一个重点是在自然界中有针对性地彻底分解废旧塑料。

科思创已经在利用生物技术研究和开发可持续生产苯胺的新方法。这种基础化学品在全球塑料生产中发挥着重要作用。到目前为止，它几乎是完全从化石原料（如石油）中获得，而提炼石油会释放出二氧化碳。科思创需要用苯胺来生产MDI，MDI用于制造建筑和制冷设备的绝缘泡沫。

与来自工业界和科学界的合作伙伴一起，科思创已经开发出一种开创性的工艺，利用微生物以环保的方式通过植物原料（如秸秆或甜菜）生产苯胺。完全生物基的苯胺已经通过这种方式获得，并被成功地加工成测试产品。现在，这个已经赢得了几个奖项的工艺将在更大的范围内得到进一步发展。该项目是由德国联邦食品和农业部的公共基金资助的。

科思创和美国生物技术公司Genomatica通过成功合作，实现了另一种涂料和胶粘剂原料（HMDA）在生物技术的帮助下以植物为原料进行的大规模生产。