由于传统的解聚技术是依赖于无机催化剂而不是酶 , 因此 , 一些化学回收公司在将PET回收转化为可行的商业模式方面一直举步维艰 , 有些公司甚至面临法律审查 。
尽管如此 , Carbios公司的首席科学官阿兰·马蒂说 , Carbios基于酶的方法比传统的解聚方法更有优势:酶比合成催化剂具有更强的化学选择性(它们可以更精确地针对特定分子上的特定位点) , 因此可以产生更纯的产物 。 此外 , 它们在相对较低的反应堆温度下工作 , 不需要昂贵、危险的溶剂 。
【科学纪实:微生物是塑料回收利用的未来吗?实现起来很复杂】然而 , 传统上 , 酶的问题是它们工作缓慢 , 在加热下会不稳定 。 在早期的实验中 , 处理一批PET的一小部分有时需要长达数周的时间 。 2020年 , 阿兰·马蒂和他的同事 , 以及法国的研究人员 , 宣布他们已经设计出了一种酶:一种被称为“角质酶”的酶 , 它自然存在于分解树叶的微生物中 , 这种酶可以抵御更高的温度 , 并可在几小时内将几乎全部的PET转化为单体 。 这一发现极大地提高了酶循环利用的商业前景 。 在随后的10个月里 , Carbios公司在巴黎泛欧交易所(Euronext Paris)的股价上涨了约8倍 。
去年9月 , Carbios公司开始在其位于法国克莱蒙费朗(Clermont-Ferrand)的总部附近的一个演示设施测试其技术 , 该总部位于里昂以西约两个小时车程的地方 。 使用过的PET被送到这里时 , 是经过预处理的薄片 , 大约五分之一英寸宽 。 在一个16英尺(4.88米)高的反应器中 , 薄片与获得专利的角质酶(由丹麦的生物技术公司诺维信生产)混合 , 并加热到略高于140华氏度(60摄氏度) 。 阿兰·马蒂说 , 在10小时内 , 送入反应器的95%的塑料(相当于10万个塑料瓶) , 可以转化成单体 , 然后过滤、净化 , 准备用于新塑料的制造 。 (剩下的5% , 由未反应的塑料和杂质组成 , 将被焚烧 。 )正如阿兰·马蒂所描述的那样 , 最终产品在物理上与用于制造原始PET的石化物质没有什么区别 。
目前 , Carbios公司的回收技术吸引了世界上一些最大的消费品公司的注意 。 欧莱雅(L 'Oréal)、雀巢(Nestlé)和百事可乐公司已经与这家初创公司合作 , 生产概念验证瓶 , 这些公司似乎都打算最终将酶回收塑料放上货架 。
但是 , 位于科罗拉多州的非营利回收机构Eco-Cycle的政策和研究主管凯特·贝利(Kate Bailey)表示 , 她在回收行业工作了20多年 , 对像Carbios公司吹捧的那种生物技术修复方法越来越持怀疑态度 。 虽然她承认 , 考虑到塑料问题的紧迫性 , 我们需要新的解决方案 , 但她说:“我们没有更多的时间来解决这个问题 , 并等待新技术 。 ”贝利指出 , 关于如何扩大酶的回收规模以应对商业规模的问题一直存在 , 包括对其能源足迹和对许多消费塑料中发现的有毒化学添加剂的处理问题 。
对此阿兰·马蒂也承认 , Carbios的回收过程确实比传统回收更耗能 , 但他拒绝透露具体消耗多少 。 他补充说 , 将酶回收与热机械回收进行比较是不公平的 , 后者不会产生高质量的回收产品 , 最终会产生同样数量的废物 。 尽管如此 , 马蒂说 , 与用石油生产原始PET相比 , 它需要的能源更少 , 排放的温室气体也更少(这一说法得到了美国国家可再生能源实验室去年发布的一项独立分析的支持) 。 至于添加剂 , 他说 , 它们在反应后处理过程中会被过滤出来 , 并焚烧 。
但对于Carbios和其他有望实现酶回收的公司来说 , 最顽固的障碍可能是经济障碍 。 Eco-Cycle政策和研究主管凯特·贝利说:“制造原始塑料非常便宜 , 特别是在石油价格很低的情况下 。 你必须能够把回收再生产的PET卖给一些公司 , 当然 , 这些公司也可以选择购买原始PET 。 如果原始PET更便宜 , 那么公司当然会购买 。 ”
上图:在 Carbios 示范工厂 , PET 薄片和获得专利的角质酶混合在右侧的大型反应罐中 。Marty 说 , 在 10 小时内 , 95% 的塑料转化为单体 。
美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)在分析中估计 , 通过酶回收生产的PET单体的价格 , 至少为每公斤1.93美元 。 自2010年以来 , 以石油为基础的原始单体的价格在每公斤0.9美元到1.50美元之间 。 现在 , 许多化石燃料公司都将自己的商业模式转向塑料生产 , 对塑料回收商的市场竞争可能会变得更加激烈 。
然而 , 阿兰·马蒂对Carbios公司的前景持乐观态度 。 他指出 , 石油价格正在上涨 , 欧洲对化石燃料使用的监管收紧 , 使回收塑料在那里更具竞争力 。 几家消费品巨头已公开承诺 , 将从回收材料中采购更多产品:可口可乐承诺到2030年 , 其一半的包装将使用回收材料 , 联合利华的目标是到2025年将对原始塑料的依赖减少一半 。
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