20 февраля 2024 г. (Новости Наноуэрк) Полистирол — широко распространенный пластик, который практически не подлежит вторичной переработке при смешивании с другими материалами и не поддается биологическому разложению. В журнале Angewandte Chemie («Инженерный якорный пептид LCI с кофактором кобальта повышает эффективность окисления микрочастиц полистирола»), немецкая исследовательская группа представила биогибридный катализатор, который окисляет микрочастицы полистирола, облегчая их последующую деградацию. Катализатор состоит из специально сконструированного «якорного пептида», который прилипает к поверхности полистирола, и комплекса кобальта, окисляющего полистирол.
Разработанный якорный пептид LCI с кофактором кобальта повышает эффективность окисления микрочастиц полистирола. (© Wiley) Полистирол — сам по себе или в сочетании с другими полимерами — имеет множество применений: от контейнеров для йогурта до корпусов инструментов. В виде пенопласта, известного в основном под торговым названием «Пенополистирол», он используется, например, для изоляции и упаковки. Большим недостатком полистирола является его плохая биоразлагаемость, что приводит к загрязнению окружающей среды. Полистирол, чистый и не смешанный с другими материалами, подлежит вторичной переработке, но не тогда, когда он загрязнен или объединен с другими материалами. В муниципальных программах переработки смешанные полистирольные пластиковые отходы и продукты разложения, такие как нано- и микрочастицы полистирола, трудно перерабатывать. Проблема заключается в том, что полистирол водоотталкивающий и неполярный, поэтому не может реагировать с обычными полярными реагентами. Для простого, экономичного и энергоэффективного процесса расщепления смешанных полистирольных отходов полистирол сначала должен быть снабжен полярными функциональными группами. Команда под руководством Ульриха Шванеберга и Юна Окуда из RWTH в Аахене (Германия) разработала новый биогибридный катализатор для реализации этого этапа. Катализатор основан на соединениях, известных как якорные пептиды, связанные с комплексом кобальта. Якорные пептиды представляют собой короткие пептидные цепи, которые могут прикрепляться к поверхностям. Команда разработала специальный якорный пептид (LCI, Liquid Chromatography Peak I), который связывается с поверхностью полистирола. Одного грамма этого пептида достаточно, чтобы за несколько минут покрыть монослоем поверхность площадью до 654 м2 путем распыления или погружения. Каталитически активный комплекс кобальта прикрепляется к якорному пептиду через короткий связывающий фрагмент. Атом кобальта «окружён» макроциклическим лигандом — кольцом из восьми атомов углерода и четырёх атомов азота (ТАЦД, 1,4,7,10-тетраазациклододекан). Катализатор ускоряет окисление связей C–H в полистироле с образованием полярных OH-групп (гидроксилирование) за счет реакции с оксоном (пероксимоносульфатом калия), обычным окислителем. Связывание якорных пептидов зависит от материала, поэтому в этом случае они иммобилизуют каталитически активный кобальт вблизи поверхности полистирола, что ускоряет реакцию. Этот простой, недорогой и энергоэффективный процесс масштабируется за счет окунания и распыления и подходит для использования в промышленных масштабах. Благодаря использованию конъюгированных химических катализаторов эта концепция гибридного катализатора, использующая специфическое для материала связывание якорными пептидами, может обеспечить специфическое для материала расщепление других гидрофобных полимеров, таких как полипропилен и полиэтилен, которые не могут быть экономично расщеплены ферментами.
Разработанный якорный пептид LCI с кофактором кобальта повышает эффективность окисления микрочастиц полистирола. (© Wiley) Полистирол — сам по себе или в сочетании с другими полимерами — имеет множество применений: от контейнеров для йогурта до корпусов инструментов. В виде пенопласта, известного в основном под торговым названием «Пенополистирол», он используется, например, для изоляции и упаковки. Большим недостатком полистирола является его плохая биоразлагаемость, что приводит к загрязнению окружающей среды. Полистирол, чистый и не смешанный с другими материалами, подлежит вторичной переработке, но не тогда, когда он загрязнен или объединен с другими материалами. В муниципальных программах переработки смешанные полистирольные пластиковые отходы и продукты разложения, такие как нано- и микрочастицы полистирола, трудно перерабатывать. Проблема заключается в том, что полистирол водоотталкивающий и неполярный, поэтому не может реагировать с обычными полярными реагентами. Для простого, экономичного и энергоэффективного процесса расщепления смешанных полистирольных отходов полистирол сначала должен быть снабжен полярными функциональными группами. Команда под руководством Ульриха Шванеберга и Юна Окуда из RWTH в Аахене (Германия) разработала новый биогибридный катализатор для реализации этого этапа. Катализатор основан на соединениях, известных как якорные пептиды, связанные с комплексом кобальта. Якорные пептиды представляют собой короткие пептидные цепи, которые могут прикрепляться к поверхностям. Команда разработала специальный якорный пептид (LCI, Liquid Chromatography Peak I), который связывается с поверхностью полистирола. Одного грамма этого пептида достаточно, чтобы за несколько минут покрыть монослоем поверхность площадью до 654 м2 путем распыления или погружения. Каталитически активный комплекс кобальта прикрепляется к якорному пептиду через короткий связывающий фрагмент. Атом кобальта «окружён» макроциклическим лигандом — кольцом из восьми атомов углерода и четырёх атомов азота (ТАЦД, 1,4,7,10-тетраазациклододекан). Катализатор ускоряет окисление связей C–H в полистироле с образованием полярных OH-групп (гидроксилирование) за счет реакции с оксоном (пероксимоносульфатом калия), обычным окислителем. Связывание якорных пептидов зависит от материала, поэтому в этом случае они иммобилизуют каталитически активный кобальт вблизи поверхности полистирола, что ускоряет реакцию. Этот простой, недорогой и энергоэффективный процесс масштабируется за счет окунания и распыления и подходит для использования в промышленных масштабах. Благодаря использованию конъюгированных химических катализаторов эта концепция гибридного катализатора, использующая специфическое для материала связывание якорными пептидами, может обеспечить специфическое для материала расщепление других гидрофобных полимеров, таких как полипропилен и полиэтилен, которые не могут быть экономично расщеплены ферментами.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
- ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
- Источник: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=64691.php
