[发明专利]用于生物降解塑料的组合物和方法

说明书

技术领域

本发明特别涉及基于嗜热漆酶的组合物，以及使用嗜热漆酶或表达该酶的微生物 有机体用于分解/生物降解塑料的方法。

背景技术

人类的工业活动不可避免地产生了工业废物。这些工业废物主要由工厂、农业、渔 业和食品加工工业排放的无机和有机废物组成。这些工业负担了生物降解或处理这些废物 的高成本。这些成本妨碍了这些及其他相关商业的市场扩张。

目前，已经研发有机废物发酵和处理系统用于利用这些废物。使用这些系统，人们 目前可以产生生物活性物质，例如土壤改良试剂和堆肥。

由于塑料通常更轻、更坚固、更耐用且更防水，所以它们提供了多种优点。但是，使 得传统塑料成为用于许多用途的理想材料的上述性质在这些材料有效期结束时还往往导 致环境问题，因为这些材料的固有强度和耐久性使得它们存留于环境中而未被降解。

在消费者使用后，塑料袋通常最为垃圾而最终存在于环境或垃圾填埋场中。由于 传统塑料是不可生物降解的，所以被丢弃的塑料在上述任一地点都呈现出明显的环境问 题。作为垃圾，塑料是可见的且普通的污染物(其为动物和海洋物种以及人类健康的威胁)。 在垃圾填埋场中，塑料袋增加了垃圾填埋场的体积、妨碍了垃圾填埋场的压紧并延迟了陷 入其中的被丢弃的有机材料的生物降解，由此促进了甲烷(一种有害的温室气体)的形成。

根据全球环境保护，近来最重要的主题是构建可以保持并持续的循环社会系统。 在该社会情况下，还作出了更多的努力来研发用于塑料废物的再循环技术。用于塑料废物 的再循环技术分成2种主要的类型：物理方法(热再循环、材料再循环)和化学方法(化学再 循环)。其中，前者的物理处理已经在商业基础上而实际用于PET或其他树脂，因为物理处理 是相对简单且成本有效的。但是，这种方法由于重复使用而不能避免质量损失，由此所得的 再循环产物具有有限的用途。

另一方面，在化学再循环的情况下，塑料废物材料被破碎成单体或寡聚体，然后收 集这些单体或寡聚体并用作用于新塑料再合成的原材料。该方法可以产生于初级产物完全 相当的塑料产物，并且不会引起质量损失。根据这些事实，最近已经理论研发出使用化学再 循环的产物，并且一部分该产物已经被供应出售。

在将来，可生物降解的塑料将构成塑料总产率的几乎一半，并且还预计在将来，将 关注于研发用于塑料再循环的高效技术。目前循环中的可生物降解的塑料几乎专门为聚酯 基塑料。这意味着对于这些塑料而言，可以非常容易地取得单体再循环，因为它们的单体成 分(例如有机酸和多羟基醇)通过对水解敏感的酯键来连接。

但是，由于废物包含预混的多种类型的材料，所以在实际上试图再循环时，会产生 大问题。尽管需要分开收集废物，但是当考虑到丢弃废物的人的觉悟以及分离收集所需的 时间和努力时，实际上不可能完全取得分离收集。具体而言，塑料产物通常使用了组合的大 量不同的塑料，并且目前使用的技术不能根据塑料的类型而分离所有的速率废物。鉴于此， 在目前的环境，再循环局限于不管再循环技术如何都容易分离和收集的废物。

为了克服这种问题，已经提出了新的工艺，其中使用酶用于塑料的化学降解。关于 由使用酶而得到的优点，酶的底物特异性可以是优异的特征，但是同样重要的是多个反应 可以在正常温度下及在正常压力下实施，由此节省了能量成本并且无需造成环境污染的有 机溶剂。通常，酶具有底物特异性，并且明确地选择它们的靶物底物。因此，酶的组合(每种 酶仅对某种特异性塑料具有反应性)允许由混合物形式的塑料废物高效地提取高纯度的单 体，而无需任何分离工艺。通常，生物工艺需要高成本，因此就这一点而言无疑是不利的，但 是其显著的优点是提取高纯度的单体而无需分离。特别地，同样鉴于以下事实：可生物降解 的塑料是通过自然界中微生物有机体分泌的酶的作用而降解的，可以预计将研发使用了由 此类生物降解细菌衍生得到的酶的工艺。

为了建立酶的再循环，前体是存在具有高底物特异性的强的降解塑料的酶。具体 而言，由于塑料废物实际上以固体形式(例如碎片和/或小块)被丢弃，所以降解固体的细菌 是特别重要的。