聚酯PET主要应用为聚酯瓶片、聚酯纤维和聚酯薄膜三大块。聚酯纤维用量约占整个聚酯产量的75%,主要用于纺织业。聚酯瓶片占比约为20%,主要用于食品饮料包装。聚酯薄膜约占5%,主要用于外层材料,具有较好的印刷性。

对于PET瓶和其他容器存在有效的传统方法进行回收,但对于大多数PET产品,尤其是PET化纤,没有传统的回收技术进行回收。

各类对PET化纤的回收研究正在开发,其中包括酶解回收。酶解虽然只是一个小众市场,但已经取得了很大发展。

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能吃PET的酶

PET的酶回收概念自2005年就已为人所知,但在日本科学家做出惊人发现后,它于2016年登上了世界舞台。埋在日本一个回收设施外的泥土中,一种他们称为坂崎氏菌(Ideonella sakaiensis)悄悄分泌分解散落各处的旧塑料饮料瓶的酶。

大自然为断裂PET的化学键提供了一个很好的解决方案。不知何故,大自然正在演示如何将PET瓶还原成制造它们的基本成分:对苯二甲酸和乙二醇。

随之而来的是一连串的研究。科学家们试图增强工业技术中使用的酶,以处理每年生产的数百万吨PET。

美国德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家在《自然》杂志上撰文指出,他们研制出了一种新的酶变体FAST-PETase,它能在几小时到几天内分解正常情况下需要数百年才能降解的塑料,有望大大推动塑料的回收利用。

他们借助机器学习模型,研制出了名为PETase的天然酶的新突变,预测了哪些突变能在低温下快速解聚废弃塑料,随后研究了51种不同的塑料容器、5种不同的聚酯纤维和织物,以及所有由PET制成的水瓶,证明了其中一种名为FAST-PETase酶的有效性。


FAST-PETase 酶在实际测试中表现出色。在一周内,来自 51 种不同热成型产品的未经处理的消费后 PET 几乎均完全降解。在某些实验中,塑料完全降解甚至不到 24 小时。除了降解速度快,还有更重要的一点是,该酶能够在低于 50 摄氏度的温度下发挥作用,这也就意味着它能得到更广泛的应用。

研究人员还指出,通过 FAST-PET 酶解聚合获得的单体,回收后还能够通过化学方法实现重新组装,这样一来,就形成了一个闭环的在分子水平上回收和再利用 PET 的过程。总的来说,研究结果证明了在工业规模上酶解塑料回收的可行途径。

目前,研究人员已经为这项技术提交了专利申请,接下来,团队计划扩大酶的生产规模,为工业和环境应用做准备。应用场景将包括清理垃圾填埋场和绿化产生率较高的行业。

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相关的酶解回收公司

其实类似的研究早就在行业内兴起,甚至已经形成了一定的规模。

1、Protein Evolution

总部位于美国的初创公司 Protein Evolution(PEI)建立了世界上第一家利用酶回收塑料业务,获得了2000万美元的初始资金。

该公司将人工智能(AI)与合成生物学相结合,并设计了数千万种能够将塑料转化为可重复使用化学品的酶。它声称,这个过程可以无限重复。

该公司是第一个将这些发现扩大规模并使其随时适用于包装和纺织废料的公司。

2、Carbios

在法国,有一家以酶 PET 回收技术为核心技术的公司 ——Carbios,该公司通过专利酶进行塑料回收、解聚、纯化、再聚合,实现了塑料的循环利用。

2021年 6 月,Carbios、欧莱雅、雀巢、百事可乐和三得利共同宣布,利用Carbios的酶 PET 回收技术,成功生产出世界上第一个以废弃塑料为原料的食品级 PET 塑料瓶。

Carbios利用一种在微生物中发现的酶将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,一种纺织品和塑料瓶的常见成分)转化为其组成单体对苯二甲酸和单乙二醇。

酶法回收的前景并不限于PET,还能适用于其他塑料,包括用于泡沫塑料、绝缘材料和油漆的聚氨酯。

但作为目前产量最大的塑料品类之一,PET为Carbios们提供了最广阔的商业机会。

2022年,Carbios 与 On(昂跑)、Patagonia、PUMA(彪马)和 Salomon(萨洛蒙)这四家运动品牌签署协议,将共同开发提高产品回收性和循环性的解决方案。

3、Samsara Eco

科技初创公司「Samsara Eco」通过基于酶的技术将塑料分解,并进行利用生产新的塑料产品。而新的产品反过来又可以再次被分解,从而实现了所谓的无限塑料回收过程。

「Samsara Eco」的首席执行官兼创始人Paul Riley表示,自3月他们筹集到600万美元后,就一直专注于扩大其酶库,目前他们库中的酶能够分解几种不同类型的塑料。无论塑料的颜色、类型和状态如何,「Samsara Eco」的技术都能够在几分钟内将其分解成核心分子。

「Samsara Eco」可以回收彩色塑料、混合塑料和多层塑料,这意味着它在包装、时尚、自动化、医疗、电子和建筑等广泛行业都可以被应用。

「Samsara Eco」将使用新资金建立酶库,并建设其第一个商业点。该商业点计划从2024年开始运营,届时将能够回收利用近2万吨塑料。「Samsara Eco」还将扩大其工程团队人员,并将业务扩展到欧洲和北美。

「Samsara Eco」还准备与Woolworths Group合作推出其第一个酶回收产品。明年,这些产品将在伍尔沃思超市上架,可能会帮助「Samsara Eco」实现到2030年每年回收150万吨塑料的目标。

2022年11月,「Samsara Eco」完成了A轮融资,本轮Breakthrough Victoria、Temasek、Assembly Climate Capital、DCVC和INP Capital参与投资,融资金额为3470万美元(5400万澳元)。

4、Epoch Biodesign

英国生物技术公司Epoch Biodesign致力于通过利用作为资源来改变塑料污染问题。公司开发了新的生物设计工具,并正在使用这些工具来制造第一批能够将难以回收的塑料转化为低碳循环化学品的酶。

通过使用定制设计的酶,Epoch Biodesign的酶设计构建与塑料降解的过程成本效益显著,且不产生任何二氧化碳排放,具有着高度可扩展性。

此外, Epoch Biodesign公司技术作为化石燃料原料的替代解决方案,除了在农业、消费品、材料、能源等行业市场有着可观的应用前景,公司还将开发更多潜在的应用场景,包括与气候相关的技术应用场景等。

Epoch Biodesign 也在2022年8月,获得了1100 万美元的种子轮融资,资金将用于扩大他们的蛋白质设计平台、建设新的研发设施以及进一步开发和扩大他们的第一个解决方案—生物回收技术。


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