Μελέτη βιωσιμότητας βιοτεχνολογικής διάσπασης πολυεστέρων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στη βιωσιμότητα της βιοτεχνολογικής διάσπασης πολυεστερικών πολυμερών ως στρατηγική διαχείρισης των πλαστικών αποβλήτων. Η ρύπανση από πλαστικά αποτελεί μια από τις μεγαλύτερες περιβαλλοντικές προκλήσεις του 21ου αιώνα, με τις συμβατικές μεθόδους διαχείρισης να παρουσιάζουν περιορισμούς ως προς την αποτελεσματικότητα και την κλιμακούμενη εφαρμογή τους. Η παρούσα έρευνα επικεντρώνεται στις σύγχρονες βιοτεχνολογικές μεθόδους διάσπασης πολυεστερικών πολυμερών, εξετάζοντας τον ρόλο των ενζύμων και των μικροοργανισμών στη βιοαποικοδόμησή τους. Αναλύονται οι φυσικοχημικές ιδιότητες των πολυεστερικών πολυμερών και τα προβλήματα που παρουσιάζουν κατά τη διαδικασία ανακύκλωσης και διάσπασης. Δίνεται έμφαση στη δράση των ενζύμων, όπως οι λιπάσες, οι εστεράσες και οι αποπολυμεράσες, καθώς και στους παράγοντες που επηρεάζουν τη δραστικότητά τους. Αυτοί περιλαμβάνουν το pH, τη θερμοκρασία και την παρουσία συγκεκριμένων χημικών ουσιών ή συμπαραγόντων που διευκολύνουν ή αναστέλλουν την ενζυμική δράση. Παράλληλα, διερευνώνται τα πλέον διαδεδομένα πολυεστερικά πολυμερή, όπως το πολυ(τερεφθαλικό αιθυλένιο) (PET) , το πολυ(ηλεκτρικό βουτυλένιο) (PBS) και το πολυ(ε-καπρολακτόνη) (PCL) και συγκρίνονται ως προς την αποικοδόμηση τους σε εργαστηριακό και φυσικό περιβάλλον. Επιπλέον, εξετάζει τις δυνατότητες εφαρμογής της βιοτεχνολογικής αποικοδόμησης σε βιομηχανική κλίμακα, αναλύοντας τις προκλήσεις που σχετίζονται με την απόδοση των ενζύμων, το κόστος παραγωγής και τη βιωσιμότητα των μεθόδων. Επίσης, αναλύονται οι σύγχρονες εξελίξεις στη γενετική μηχανική και στη συνθετική βιολογία που επιτρέπουν τη βελτιστοποίηση ενζύμων με αυξημένη αποικοδομητική ικανότητα και σταθερότητα σε ποικίλες συνθήκες. Σημαντική έμφαση δίνεται στη σύγκριση των βιοδιασπώμενων πολυεστερικών πολυμερών έναντι των μη βιοδιασπώμενων, επισημαίνοντας τις δυνατότητες υποκατάστασης των συμβατικών πολυμερών με φιλικά προς το περιβάλλον υλικά. Παράλληλα, η εργασία αξιολογεί τις στρατηγικές ενσωμάτωσης της βιοτεχνολογικής διάσπασης στις υφιστάμενες πρακτικές ανακύκλωσης, συμβάλλοντας στην προώθηση της κυκλικής οικονομίας και στη μείωση της εξάρτησης από τα πετροχημικά προϊόντα.