[发明专利]一种结晶型塑料高效生物降解的方法

说明书

本发明涉及一种结晶型塑料高效生物降解的方法，包括将结晶型塑料置于大于等于其熔融温度(T_m)条件下进行熔融处理；然后迅速转入冷介质中进行淬冷处理；将处于淬冷处理后的结晶型塑料进行酶解处理。本发明通过物理法对结晶型塑料进行熔融‑淬冷处理，在不改变化学分子结构的基础上，实现结晶型塑料凝聚态结构从结晶型向无定形的转变，大幅度降低塑料的结晶度，提高酶接近和作用塑料的机率，从而大幅提高结晶型塑料生物降解效率。

技术领域

本发明涉及一种结晶型塑料高效生物降解的方法，属于生物工程技术和环境工程技术领域。

背景技术

2005-2015年间，世界塑料年产量从230百万吨增长到了320百万吨。塑料消费产生的大量塑料废物，大部分都进入垃圾填埋场中或被直接丢弃到环境中。由于稳定的材料特性，塑料废物在自然条件下分解十分缓慢，不断积累的塑料废物严重污染了生态系统。

利用生物酶将塑料降解为合成单体或寡聚物，并回收单体或寡聚物作为塑料合成的原料，已逐渐被意识到是一种解决塑料废物的新途径(PCT,Method for recyclingplastic products,WO 2014/079844A1)。例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等可以被角质酶(EC 3.1.1.74)水解成单体或寡聚物。聚己内酰胺/尼龙-6(PA-6)，聚己二酰己二胺/尼龙-66(PA-66)，聚癸二酰己二胺/尼龙-610(PA-610)等可以被酰胺酶(EC 3.5.1.4)水解成单体或寡聚物。聚左旋乳酸(PLLA)可以被丝氨酸蛋白酶(EC3.4.21.64)或脂肪酶(EC 3.1.1.3)水解成单体或寡聚物。

然而，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚己内酰胺/尼龙-6(PA-6)，聚己二酰己二胺/尼龙-66(PA-66)，聚癸二酰己二胺/尼龙-610(PA-610)，聚左旋乳酸(PLLA)等塑料通常都是以结晶型存在的。在结晶塑料的生物降解过程中，结晶区的分子堆砌形成的致密结构阻碍了酶的接近和作用，使得结晶型塑料的生物降解效率很低

发明内容

针对现有结晶性塑料生物降解效率低下的不足，本发明的目的在于提供一种结晶性塑料高效生物降解的方法。

本发明实现上述目的的技术解决方案如下：

一种结晶型塑料高效生物降解的方法，包括如下步骤：

1)将结晶型塑料置于大于等于其熔融温度(T_m)条件下进行熔融处理；

2)将处于熔融状态的结晶型塑料，迅速转入冷介质中进行淬冷处理；

3)将处于淬冷处理后的结晶型塑料进行酶解处理。

一般地，需将将结晶型塑料洗净、晾干后再进行熔融处理。

研究发现，将结晶型塑料剪切或破碎后更利于后续熔融处理和酶解处理。较佳地，将结晶型塑料剪切或破碎至长度5cm以下。

研究发现，尤其是当熔融处理时温度高于结晶型塑料熔融温度(T_m)10-30℃时，使完全熔融的结晶型塑料中分子处于无定形状态，更利于后续淬冷处理和酶解处理。考虑节约能源，熔融工作温度高于结晶型塑料熔融温度(T_m)10-30℃即可。

研究发现，淬冷处理温度必须小于等于结晶型塑料本身的玻璃化转变温度(T_g)。淬冷，即急剧冷却，会使处于熔融状态的结晶型塑料中的分子来不及结晶，而保持无定形状态并固定下来。

优选地，将步骤1)熔融态结晶型塑料转移至步骤2)的冷介质过程的时间小于等于结晶型塑料本身的半结晶时间(t_1/2)。