Degradación de polietileno tereftalato (PET) mediante el uso de la enzima IsPETasa N212A/S238Y a escala de biorreactor
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Date
2024-08
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos y Biotecnología. Carrera de Biotecnología
Abstract
Plastic production in 2022 reached 400.3 metric tons, of which only 8.9 percent was recycled, while the remainder ended up in the environment. PET accounts for 6.2 percent of total plastic production, which represents a source of pollution of concern due to its low level of degradation and a half-life of more than 2,500 years. Conventional recycling methods (physical and chemical) cause secondary contamination, so biological recycling (biodegradation) through enzymes has been chosen. In this study, the degradation of polyethylene terephthalate (PET) using the enzyme IsPETase N212A S238Y was evaluated at bioreactor scale. After production of PETase enzyme at bioreactor scale using whey as autoinduction medium, 5 grams micronized commercial PET (PETc) was combined with 0.67 micromol of PETase prepared in 200 milliliters of 100 millimolar KPO4 buffer pH 8 for the degradation process. After 48 hours, biphasic degradation kinetics was observed. In addition, scanning electron microscopy (SEM) analyses revealed cleavages and cracked edges in the polymer. The N212A S238Y PETase enzyme PETase showed a 2.8 percent yield in the degradation of commercial PET (PETc) at bioreactor scale. This study suggests a new technology for sustainable PET recycling.
Description
La producción de plástico en el 2022 alcanzó los 400.3 toneladas métricas, de los cuales solo el 8.9 por ciento fue reciclado, mientras que el restante terminó en el medio ambiente. El 6.2 por ciento de la producción total del plástico le pertenece al PET, el cual representa una fuente de contaminación preocupante debido al bajo nivel de degradación y una vida media superior a 2500 años. Los métodos de reciclajes convencionales (físicos y químicos) provocan una contaminación secundaria, por lo que se ha optado por el reciclaje biológico (biodegradación) a través de enzimas. En este estudio, se evaluó la degradación del polietileno tereftalato (PET) mediante el uso de la enzima IsPETasa N212A S238Y a escala de biorreactor. Tras la producción de la enzima PETasa a escala de biorreactor utilizando suero de leche como medio de autoinducción, se combinó 5 gramos PET comercial (PETc) micronizado con 0.67 micromol de PETasa preparada en 200 mililitros de buffer 100 milimolar KPO4 pH 8 para el proceso de degradación. Después de 48 horas, se observó una cinética de degradación bifásica. Además, los análisis de microscopía electrónica de barrido (SEM) revelaron hendiduras y bordes agrietados en el polímero. La enzima PETasa N212A S238Y mostró un rendimiento del 2.8 por ciento en la degradación de PET comercial (PETc) a escala de biorreactor. Este estudio sugiere una nueva tecnología para el reciclaje del PET de forma sustentable.
Keywords
GESTIÓN AMBIENTAL, BIODEGRADACIÓN, ACTIVIDAD ENZIMÁTICA, CINÉTICA ENZIMÁTICA, BIORREACTORES, POLIETILENO TEREFTALATO (PET), PETASA, IDEONELLA SAKAIENSIS