本发明涉及通过酶促方法以工业或半工业规模从感兴趣的聚酯生产对苯二甲酸的方法。
背景技术：
塑料产品是耐用、廉价的材料，可用于生产多种不同用途(食品包装、服装纺织品等)的各种产品。因此，近几十年来塑料的生产急剧增加。大多用于短期应用，这会导致塑料废物的积累并需要对其进行处理。构成这些塑料的不同聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，这是一种由对苯二甲酸和乙二醇制成的芳香族聚酯，其用于许多应用，例如食品包装(瓶子、烧瓶、罐子、托盘、小袋)，但也用于服装、装饰(地毯)、家用亚麻布等纺织品的生产。
为了解决废物积累的环境和经济问题，已经开发了再循环或能量回收技术。机械回收工艺仍然是当今最常用的，但它有许多缺点。事实上，它需要实施复杂且昂贵的分选，并导致生产质量下降的再生塑料，用于价值较低的应用(较低的分子量，添加剂的存在不受控制)。此外，这些再生塑料与源自石油的原始塑料相比没有竞争力。
最近，塑料产品的酶促回收的创新方法已经开发并特别地描述在专利申请wo2014/079844、wo2015/097104、wo2015/173265和wo2017/198786中。与传统的机械回收过程不同，这些酶促过程允许通过包含在塑料中的聚合物的酶促解聚，返回到聚合物的主要成分(单体)。然后可以纯化获得的单体并用于再聚合新的聚合物。这些酶促过程可以通过酶的特异性避免对塑料进行昂贵的分选，而且还提供了无限回收，从而产生与石油衍生聚合物质量相同的回收聚合物。特别是，这些工艺使从pet生产对苯二甲酸和乙二醇成为可能。
与衍生自解聚的单体的生产相关的问题之一是回收所述单体的步骤。实际上，很难将固体形式的单体，例如对苯二甲酸，与反应器中存在的其余固体废物，特别是与尚未解聚的聚酯分离。这种回收步骤复杂、成本高昂，并且与工业规模的应用的相容性较差。
通过研究这些问题，申请人开发了一种优化的酶促方法，允许从包含对苯二甲酸的聚酯，特别是pet的塑料和/或纺织品工业规模生产对苯二甲酸。
技术实现要素：
本发明人开发了一种由至少一种包含对苯二甲酸的聚酯生产对苯二甲酸的方法，该方法导致高浓度的对苯二甲酸的生产，从而解决了工业规模生产的技术和经济限制。更准确地说，本发明人开发了一种将高浓度聚酯引入反应器，同时保持所述聚酯的解聚速率与工业可行性相适应的方法。特别地，本发明人已经确定，在搅拌下将反应器中的ph值调节到6.5至9使得所产生的对苯二甲酸的很大一部分保持为可溶形式。高浓度的可溶性对苯二甲酸是特别有利的，因为它简化了这些单体的回收步骤并因此降低了生产成本。
此外，本发明人开发的方法可以在反应器内保持与工业规模实施相适应的解聚速率。例如，本发明人在仅24小时内成功解聚了超过90％的含对苯二甲酸的感兴趣的聚酯，从而回收了存在于感兴趣的聚酯中超过90％的对苯二甲酸。作为本发明的目的，该方法可以在含有包含对苯二甲酸的聚酯的任何塑料废物上进行。塑料废物可以直接进料入反应器，无需复杂的分选或精密的预处理。有利地，本发明的方法可以施用于塑料的解聚和/或回收。本发明的方法可用于回收包含至少一个对苯二甲酸单元的聚酯，主要用于回收半芳族聚酯，特别地选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalateglycol)(petg)、聚对苯二甲酸乙二醇共异山梨醇酯(polyethyleneco–isosorbide–terephthalate)(peit)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(polytrimethyleneterephthalate)(ptt)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneadipateterephthalate)(pbat)、聚对苯二甲酸环己烷二甲酯(polycyclohexylenedimethyleneterephthalate)(pct)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate)(pbt)。
因此，本发明的目的是从至少一种包含至少一个对苯二甲酸(ta)单元的感兴趣的聚酯生产ta的方法，包括聚酯的酶促解聚步骤，根据该步骤使所述聚酯与至少一种能够在搅拌反应器中解聚所述聚酯的酶接触的步骤，以及回收溶解形式的ta盐的步骤，其特征在于引入反应器中的聚酯的量大于初始反应介质总重量的10重量％，其中在解聚步骤期间ph调节到6.5至9，并且最终反应介质的液相中的ta浓度大于40kg/t。
优选地，回收溶解ta盐的步骤包括将含有ta盐的液相与其余的最终反应介质分离的步骤。
优选地，感兴趣的聚酯选自ptt、pbat、pbt、pet、petg、peit、pct。更优选地，感兴趣的聚酯是pet。
有利地，感兴趣的聚酯以粉末和/或颗粒的形式，特别是粒度小于2mm，优选小于1mm的粉末和/或颗粒的形式引入反应器中。
有利地，本发明方法的解聚步骤持续至多150小时，更优选至多48小时。此外，根据本发明的方法可以在工业规模的反应器中进行，特别是具有几升、几十升、几百升的有效容积的反应器中。
优选地，在解聚步骤期间通过向反应介质添加浓缩至至少10％±1％的碱性溶液来调节ph。
本发明的目的还在于一种用于回收包含至少一个ta单元的感兴趣的聚酯，更特别是pet的方法，该方法包括通过使所述感兴趣的聚酯与至少一种能够解聚所述聚酯的酶接触来对聚酯进行酶促解聚的步骤。所述解聚步骤在搅拌反应器中进行，根据该步骤，基于初始反应介质的总重量，反应器包含大于10重量％的所用聚酯的量，在解聚步骤期间ph调节在6.5和9之间，以及回收溶解形式的对苯二甲酸盐的步骤。
本发明的目的还在于一种回收包含至少一个ta单元的感兴趣的聚酯的方法，包括通过使所述感兴趣的聚酯与至少一种能够解聚所述聚酯的酶接触来酶促解聚聚酯的步骤，所述解聚步骤在搅拌下在反应器中进行，根据该步骤，基于初始反应介质的总重量，反应器包含15重量％至25重量％的所用聚酯的量，在解聚步骤期间通过向反应介质中加入浓缩至至少15％±1％的碱性溶液将ph调节在7.5和8.5之间，且其中最终反应介质的液相中ta的浓度大于100kg/t。
有利地，回收的ta盐可以以ta的形式再利用，特别是用于生产新的聚酯。
本发明的另一个目的是使用体积大于1l，优选大于10l、100l、1000l的反应器来实施上述方法。
发明详述
定义
在本发明的上下文中，术语“塑料材料”是指塑料产品(例如片材、托盘、薄膜、管、块、纤维、织物等)和用于制造塑料产品的塑料组合物。优选地，塑料材料由非晶的和/或半结晶的聚合物组成。除了聚合物之外，塑料材料还可包含另外的物质或添加剂，例如增塑剂、无机或有机填料、染料等。因此，在本发明的上下文中，塑料材料是指任何塑料产品和/或包含至少一种半结晶和/或非晶形式的聚合物，更特别地至少一种聚酯的塑料组合物。
塑料制品是指制造的塑料产品，如硬或软包装(薄膜、瓶子、托盘)、农用薄膜、袋子、一次性物品、纺织品、织物、无纺布、地板覆盖物、塑料废料或纤维废料等。
术语“聚合物”是指其结构由通过化学共价键连接的多个重复单元(即“单体”)组成的化合物。在本发明的上下文中，术语“聚合物”更具体地指用于塑料材料组合物中的此类化合物。
术语“聚酯”是指在其结构的主链中含有酯官能团的聚合物。酯官能团特征在于碳与三个其他原子之间的键：与另一碳原子的单键、与氧的双键和与另一氧原子的单键。通过单键与碳键合的氧本身通过单键与另一个碳键合。聚酯可以仅由一种单体(即均聚物)或至少两种不同的单体(即共聚物)制成。聚酯可以是芳香族、脂肪族或半芳香族的。例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种半芳香族共聚物，由两种单体，对苯二甲酸和乙二醇，组成。在本发明的上下文中，“感兴趣的聚酯”是指包含至少一个对苯二甲酸单元作为单体的聚酯。
在本发明的上下文中，术语“半结晶聚合物”是指部分结晶的聚合物，其中结晶区域和非晶区域共存。半结晶聚合物的结晶度可以通过各种分析方法估算，且通常在10％至90％。结晶度小于10％的聚合物可视为非晶的。在本申请中，结晶度通过差示扫描量热法(dsc)测量。x射线衍射也可用于测量结晶度。
与聚合物或含有聚合物的塑料材料相关的术语“解聚”是指将聚合物或所述塑料材料的至少一种聚合物解聚成更小的分子，例如单体和/或低聚物的过程。
如在本申请中使用的，术语“溶解的”或“以溶解的形式”是指溶解在液体中的化合物，而不是未溶解的固体形式。
术语“对苯二甲酸”或“ta”是指单独的对苯二甲酸分子，即c8h6o4，对应于其酸形式的对苯二甲酸。术语“对苯二甲酸的盐”、“对苯二甲酸盐”或“ta盐”是指包含与阳离子例如钠、钾、铵缔合的对苯二甲酸分子的化合物。在本发明的上下文中，ta盐可以包括对苯二甲酸二钠c8h4na2o4、对苯二甲酸二钾c8h4k2o4,、对苯二甲酸二铵c8h12n2o4、对苯二甲酸单钠c8h5nao4、对苯二甲酸单钾c8h5ko4和/或对苯二甲酸单铵c8h10no4。
根据本发明，最终反应介质的液相中对苯二甲酸的浓度对应于解聚步骤结束时测得的ta的量，无论其形式如何，即溶解或非溶解形式的ta，包括盐的形式。对苯二甲酸的浓度可以通过本领域技术人员已知的任何方式测定，特别是通过hplc测定。
在本发明的上下文中，“使用的量(engagedamount)”是指在聚酯解聚步骤开始时(时间t＝0)投料到反应器中的化合物的量，例如感兴趣的聚酯的量或酶的量。聚酯，尤其是pet的使用量是指该聚酯的量，与塑料材料中可能存在的其他化合物无关。因此，在聚酯包含在塑料废物中的情况下，所述聚酯的使用量不同于塑料废物的使用量，因为所述塑料废物除了所述聚酯之外还可以包含其他化合物。
“反应介质”是指在解聚步骤期间存在于反应器中的所有材料(特别包括液体、酶、感兴趣的聚酯和/或由所述聚酯解聚产生的单体)，即反应器的内容物。“初始反应介质”和“最终反应介质”分别是指解聚步骤开始和结束时的反应介质。在本发明的上下文中，反应器的总体积有利地比最终反应介质的体积大至少10％。
“最终反应介质的液相”是指在解聚步骤结束时获得的，不含固体和/或悬浮颗粒的反应介质。所述液相包括液体和溶解在该液体中的所有化合物(包括酶、单体、盐等)。该液相可以通过使用本领域技术人员已知的常规技术例如过滤、离心等从反应介质的固相分离而获得。在本发明的上下文中，液相特别地不含残余聚酯，即在解聚步骤结束时未降解的聚酯。
解聚过程
根据本发明的生产对苯二甲酸的方法基于至少一种在其成分中含有至少一个对苯二甲酸单元的感兴趣的聚酯的酶促解聚，其是通过使所述感兴趣的聚酯与至少一种能够解聚所述聚酯的酶接触。更具体而言，本发明人开发了一种在相对短的反应时间内生产大量的易纯化形式的对苯二甲酸的方法。事实上，本发明人意外地发现，可以在搅拌并保持在6.5至9之间的ph值下将大负载的感兴趣的聚酯和至少一种能够将其解聚的酶加入反应器中，并获得特别高的解聚率，从而在工业和半工业规模下完全可接受的时间内，在反应介质的液相中得到超过40kg/t的对苯二甲酸浓度。根据本发明的方法还可以获得溶解形式的对苯二甲酸，如以ta盐的形式，这使其易于纯化，使得根据本发明的方法在工业规模上特别有利。
因此，根据本发明的生产对苯二甲酸(ta)的方法包括：
-解聚感兴趣的聚酯的步骤，根据该步骤使所述聚酯与至少一种能够在反应器中搅拌下解聚所述聚酯的酶接触，和
-回收溶解形式的ta盐的步骤，
其特征在于，在解聚步骤开始时，反应器中含有大于初始反应介质总重量的10重量％的所用聚酯的量，其中在解聚步骤过程中将ph值调节在6.5和9之间，并且其中在解聚步骤结束时反应器中在最终反应介质的液相中的ta浓度大于40kg/t。
有利地，所获得的对苯二甲酸盐的类型与用于调节ph的碱有关。优选地，在解聚步骤期间产生的对苯二甲酸盐是对苯二甲酸钠、对苯二甲酸钾和/或对苯二甲酸铵的形式。
根据本发明，在调节的ph大于或等于6.5的情况下，在解聚步骤结束时，在反应介质的液相中以溶解形式回收ta盐。
本发明的方法可以在体积大于500毫升(ml)、1升(l)、优选大于2l、5l、10l的反应器中实施。在特定实施方式中，本发明的方法可以在工业和半工业规模上实施。因此，可以使用体积大于100l、150l、1000l、10000l、100000l、400000l的反应器。优选地，该方法在体积大于1000l的反应器中实施。
反应器内容物
反应器中的初始反应介质至少包含感兴趣的聚酯(其任选地包含在塑料材料中，特别是包含在塑料产品或塑料废料中)，降解所述聚酯的酶和液体。随着解聚步骤的进行，反应介质富集单体，特别是ta盐，并且感兴趣的聚酯的量减少。
优选地，反应器中的液体包含水性溶剂，优选水。在优选的情况下，反应器中的液体不含非水性溶剂，特别是不含有机溶剂。在一个实施方式中，反应器中的液体仅包含水。
根据本发明，感兴趣的聚酯包含至少一个对苯二甲酸单元作为单体。有利地，感兴趣的聚酯选自聚对苯二甲酸丙二醇酯(ptt)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸乙二醇-共-异山梨醇酯peit、聚对苯二甲酸环己烷二甲酯(pct)和/或这些的共聚物。优选地，感兴趣的聚酯是pet。在特定情况下，感兴趣的聚酯选自改性聚酯，优选感兴趣的聚酯是改性pet，例如pet二醇(petg)。
有利地，基于初始反应介质的总重量，反应器中感兴趣的聚酯的使用量大于或等于11重量％，优选大于或等于15％，优选大于或等于20％。特别地，基于初始反应介质的总重量，反应器中感兴趣的聚酯的使用量小于60重量％，优选小于50重量％。在另一种特定情况下，反应器中聚酯的使用量占初始反应介质总重量的15重量％至25重量％，优选20重量％±2重量％。在另一种特定情况下，反应器中聚酯的使用量占初始反应介质总重量的11重量％至20重量％，优选15重量％±2重量％。在一个实施方案中，基于初始反应介质的总重量，反应器中感兴趣的聚酯的使用量为11重量％至60重量％，优选15％至50％，更优选15％至40％、15％至30％、15％至25％、20％至30％、20％至25％。在反应器中使用几种含有至少一个对苯二甲酸单元的聚酯的情况下，聚酯的用量是指每种聚酯的累积量。
根据本发明，感兴趣的聚酯是非晶和/或半结晶聚酯。优选地，感兴趣的聚酯的结晶度小于30％，优选小于25％，更优选小于20％。特别地，感兴趣的聚酯的结晶度小于30％±10％，优选小于25％±10％，更优选小于20％±10％。在另一个优选的情况下，感兴趣的聚酯是非晶聚酯。根据本发明，可以通过本领域技术人员已知的任何方式在解聚步骤之前进行感兴趣的聚酯的非晶化步骤。这种非晶化步骤特别描述在申请wo2017/198786中。在一个具体实施方案中，反应器中所用的感兴趣的聚酯或包含感兴趣的聚酯的塑料材料呈颗粒或微粒形式，其尺寸小于5mm，优选粒度小于3mm，更优选粒度小于2mm。根据本发明，可以在聚酯解聚步骤之前进行感兴趣的聚酯的预处理步骤，特别是研磨感兴趣的聚酯或含有感兴趣的聚酯的塑料材料的步骤。在优选的实施方案中，通过本领域技术人员已知的任何合适的方式将感兴趣的聚酯或包含感兴趣的聚酯的塑料材料分解为粉末形式。在这种特定情况下，感兴趣的聚酯或包含感兴趣的聚酯的塑料材料有利地被微粉化，以便转化为粉末形式。
在一个特定的实施方案中，生产方法在聚酯解聚步骤之前包括感兴趣的聚酯的非晶化步骤，接着研磨和/或微粉化感兴趣的聚酯或包含感兴趣的聚酯的塑料材料的步骤。
在一个特定实施方案中，反应器中所用的感兴趣的聚酯或包含感兴趣的聚酯的塑料材料为粉末和/或颗粒形式，平均粒度(d50)小于2mm，优选粒度小于1mm。在另一个实施方案中，反应器所用的感兴趣的聚酯或包含感兴趣的聚酯的塑料材料为平均粒度(d50)小于500μm的粉末的形式。
优选地，感兴趣的聚酯具有小于25％±10％的结晶度，并且以尺寸小于2mm，优选小于1mm的粉末和/或颗粒的形式加入反应器中。根据本发明，可以直接用感兴趣的聚酯或含有至少感兴趣的聚酯的塑料材料装载反应器。
根据本发明，在反应器中所用的塑料材料可以包含多种聚合物并且特别是多种聚酯的混合物。在一个特定的实施方案中，根据本发明的解聚过程使用包含至少pet的塑料材料进行。在一个优选实施方案中，pet占所述塑料材料总重量的至少80重量％，优选至少85％、90％、95％。在特定实施方案中，塑料材料包含pet和聚乳酸(pla)的混合物、pet和聚乙烯(pe)的混合物、pet和聚对苯二甲酸丙二醇酯(ptt)的混合物、pet和聚酰胺(pa)的混合物或pet和棉的混合物。有利地，反应器中使用的塑料材料是塑料废物或纤维废物。这些废料可能来自旨在用于回收的收集渠道，但也可能是来自生产渠道或回收渠道的废料，因此可能含有除废塑料以外的化合物。这意味着感兴趣的聚酯可以与存在于这些流中的其他元素(例如纸、纸板、铝、胶水等)组合加入反应器中。在特定实施方案中，反应器装载有至少包含感兴趣的聚酯的几种塑料材料，优选至少包含pet，更优选包含至少80％pet。在另一个特定实施方案中，塑料材料选自纤维和/或纤维和/或纺织品废物，并且基于所述塑料材料的总重量，pet占至少60重量％，优选至少65％、70％、75％％、80％、85％、90％、95％。
有利地，降解感兴趣的聚酯的酶选自降解所述聚酯的角质酶、脂肪酶和酯酶。特别地，所述酶选自降解所述感兴趣的聚酯的酯酶。在一个特定的实施方案中，所述聚酯是pet并且酶是降解pet的角质酶。更具体地，该酶是优选来自thermobifidacellulosityca、thermobifidahalotolerans、嗜热裂孢菌(thermobifidafusca)、thermobifidaalba、枯草芽孢杆菌(bacillussubtilis)、fusariumsolanipisi、特异腐质霉(humicolainsolens)(例如在uniprot数据库中条目a0a075b5g4下的)、sirococcusconigenus、门多克假单胞菌(pseudomonasmendocina)和thielaviaterrestris，或其变种的角质酶。在另一种情况下，角质酶选自来自宏基因组文库的角质酶，例如sulaiman等，2012中描述的lc-角质酶或其变体。在另一种情况下，酶是脂肪酶，优选来自ideonellasakaiensis。在另一种情况下，酶选自商业酶例如novozym51032或其变体。当然，可以在反应器中加载多种酶，尤其是上述酶中的至少两种酶。
在特定情况下，酶(或多种酶)选自具有与seqidno:1和/或与seqidno:2和/或与seqidno:3和/或与seqidno:4和/或与seqidno:5具有至少75％同一性的氨基酸序列，并且具有解聚包含至少一个对苯二甲酸单元的聚酯的活性的酶。在特定情况下，酶选自具有与seqidno：1具有至少75％同一性的氨基酸序列和pet解聚活性的酶。
在一个特定的实施方案中，酶能够将聚合物解聚成低聚物，在这种情况下，它有利地与能够将所述低聚物解聚成单体的酶结合。在一个具体实例中，这两种酶因此选自具有与seqidno:4和/或seqidno:5具有至少75％同一性的氨基酸序列的酶。
本发明人已确定本发明的方法特别适用于其中所选的酶具有与seqidno:1具有至少90％同一性的氨基酸序列，并且感兴趣的聚酯优选选自pet和/或pbat的特定情况。对于具有seqidno:1或seqidno:2氨基酸序列的酶尤其如此。与已经解聚聚酯的其它酶不同，这些酶的活性在本发明方法的条件下受到所产生的单体的有限抑制。
因此，本发明的一个目的是提供一种如上所述的生产对苯二甲酸的方法，其特征在于能够解聚所述聚酯的酶选自具有与seqidno:1的至少90％同一性的氨基酸序列，和具有解聚包含至少一个对苯二甲酸单元的聚酯的活性，更具体地是pet解聚活性的酶。
优选地，根据本发明的生产对苯二甲酸的方法使用pet和至少一种能够解聚所述pet的酶进行，所述酶选自角质酶，如上所述。
根据本发明，在与工业规模实施相适应的反应时间内，反应器中使用的降解感兴趣的聚酯的酶的量有利地足以允许所述聚酯的完全或近完全解聚(例如，基于所述使用的聚酯的重量，达至少80重量％)。在一个实施方案中，使用的酶的量与使用的聚酯的量的重量比在0.01:1000至3:1000之间。优选地，使用的酶的量与使用的聚酯的量之比在0.5:1000至2.5:1000之间，更优选地1:1000至2:1000。在特定情况下，使用的酶的量大于或等于达到饱和酶浓度所需的酶的量，即，在高于该饱和酶浓度的浓度下反应速率不会通过添加酶而提高。在特定情况下，酶可以以组合物的形式使用，除了酶之外该组合物还包含赋形剂，其可以选自生物化学中常用的缓冲剂、防腐剂和/或稳定剂。酶的量则有利地是指不含任何赋形剂的酶的量。
根据本发明，在解聚步骤期间将反应器的内容物保持在搅拌条件下。搅拌速度可由技术人员进行调节，足以使在反应器中所用的塑料/聚酯材料悬浮、温度均匀和ph精准调节。特别地，搅拌保持在50至500rpm的速度，例如80rpm、100rpm、150rpm、200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm。在一个特定实施方案中，对于体积大于1000l的反应器，搅拌大于或等于300rpm。在一个特定实施方案中，对于体积大于1000l的反应器，搅拌大于或等于100rpm。
感兴趣的聚酯的解聚产生酸性单体，其可能导致反应器内容物的ph值降低。添加碱可用于中和产生的酸并调节ph值。在本发明的情况下，尤其可以通过添加本领域技术人员已知的任何碱来调节ph。特别地，通过添加选自氢氧化钠(naoh)、氢氧化钾(koh)和/或氨(nh4oh)的碱来调节ph。在通过添加碱调节ph的情况下，产生的ta将因此与所使用的碱缔合以形成溶解度相对于ta增加的ta盐。有利地，在解聚步骤期间，通过向反应介质中加入浓缩至至少10重量％±1％的碱的碱性溶液(主要包含碱和水)(基于碱性溶液的总重量)来调节ph值。优选地，将碱性溶液浓缩至至少15％±1％和最多50％±1％，更优选至少20％±1％。在特定情况下，碱性溶液浓缩至20％至50％±1％，更优选20％至30％±1％，甚至更优选20％至25％±1％。优选地，碱选自氢氧化钠(naoh)和氢氧化钾(koh)，并且将碱溶液浓缩至至少15％且至多50％。
因此调节ph值以维持在6.5至9，使得产生的对苯二甲酸主要以溶解的ta盐的形式存在，和/或使得处于酶的最佳ph值。在一个特定的实施方案中，在解聚步骤期间将ph值调节在6.5至8.5，优选在7至8。在另一个特定情况下，将ph值调节在7.5至8.5。优选将ph调节至8±0.2。
有利地，在解聚步骤期间将反应器内的温度以及因此反应介质中的温度调节到35℃至90℃，优选45℃至80℃。在本发明的优选实施方案中，温度被调节到55℃至80℃，更优选60℃至80℃。在特定实施方案中，温度被调节到60℃至66℃。
在特定情况下，感兴趣的聚酯具有大于30℃的玻璃化转变温度(tg)，并且将反应器内的温度调节至小于或等于感兴趣的聚酯的tg的温度。可选地或另外地，将温度调节至所用酶的最适温度。在一个具体实施方案中，感兴趣的聚酯是tg为约70℃±5℃的pet，并且反应器内的温度保持在60℃±5℃。
根据本发明，解聚步骤进行至多150小时的反应时间。除此之外，反应时间还取决于感兴趣的聚酯/解聚酶对和聚酯的所需解聚速率。本领域技术人员知道如何根据上述标准调整解聚步骤的反应时间。有利地，解聚步骤持续1小时至120小时、1小时和至100小时、1小时至72小时、1小时至48小时、1小时至36小时、1小时至24小时、1小时至12小时、1小时至10小时、1小时至6小时。在一个优选的实施方案中，解聚步骤的时间少于24小时。
在一个优选的实施方案中，上述反应时间实现了至少80％的感兴趣的聚酯的解聚，优选至少85％、90％、95％的感兴趣的聚酯的解聚。优选地，解聚进行至单体，即80％的解聚导致80％的单体产生(并且没有或几乎没有低聚物)。
在一个特定的实施方案中，由包含pet的塑料材料和其氨基酸序列至少包含seqidno:1的酶进行ta生产的方法，所述方法允许至少80％的pet在少于72小时的时间内解聚，优选在少于72小时的时间内获得至少90％的pet的解聚。在另一个优选实施方案中，所述方法允许在短于48小时的时间内解聚至少80％的pet。
根据本发明，解聚步骤可以在化学工业或生物生产中通常使用的任何反应器如发酵罐中进行。一般而言，根据本发明，解聚步骤可在其温度和ph可进行调节并设有搅拌装置以均质化介质的任何罐或反应器中进行。
对苯二甲酸的产生
根据本发明的方法可以在完全符合工业限制的反应时间内生产高浓度的对苯二甲酸。
更特别地，根据本发明的方法可以在解聚步骤结束时获得，基于最终反应介质的液相的总重量，至少40kg/t的对苯二甲酸浓度。有利地，当感兴趣的聚酯的解聚率达到至少80％，优选至少90％时，认为解聚步骤已经完成。在一个具体实施方案中，当达到的产率与工业约束条件相适应时，即当感兴趣的聚酯的解聚率达到80％±10％，优选90％±5％时，本领域技术人员可以停止解聚步骤。因此，在本发明上下文中，解聚步骤的结束对应于聚酯的解聚停止的时刻，和/或对应于感兴趣的聚酯的解聚率达到至少80％，优选地至少90％的时刻，和/或对应于回收ta盐的步骤开始的时刻。
优选地，基于最终反应介质的液相的总重量，解聚步骤后从感兴趣的聚酯获得的对苯二甲酸的浓度大于50kg/t、60kg/t、70kg/t、80kg/t、90kg/t、100kg/t、110kg/t、120kg/t。在优选的情况下，在解聚步骤之后从感兴趣的聚酯获得的对苯二甲酸的浓度在100kg/t至115kg/t±10％范围内。
在特定情况下，基于最终反应介质(液相和固相)的总重量，在解聚步骤结束时从感兴趣的聚酯获得的总对苯二甲酸(可溶性和不溶性)的浓度大于50kg/t、60kg/t、70kg/t、80kg/t、90kg/t、100kg/t、110kg/t、120kg/t、130kg/t、140kg/t、150kg/t。
在另一特定情况下，基于最终反应介质的液相+不溶性ta的总重量，在解聚步骤结束时从感兴趣的聚酯获得的总对苯二甲酸(可溶性和不溶性)的浓度大于50kg/t、60kg/t、70kg/t、80kg/t、90kg/t、100kg/t、110kg/t、120kg/t、130kg/t、140kg/t、150kg/t。
有利地，根据本发明，在解聚步骤期间产生的至少80重量％的ta盐呈溶解形式，优选至少85％、90％、95％。
在特定情况下，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量大于或等于15重量％，在解聚步骤期间将ph值调节到7至8并将温度调节在60℃±5℃。24小时后最终反应介质的液相中的ta浓度有利地高于54kg/t。在另一特定情况下，基于初始反应介质的总重量计，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量大于或等于15重量％，解聚步骤期间将ph调节到7.5至8.5并且将温度调节在60℃±5℃，并且24小时后最终反应介质的液相中的ta浓度有利地大于77kg/t，并且在48小时后有利地大于84kg/t。
在另一个特定情况下，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量大于或等于20重量％，在解聚步骤期间将ph值调节到7至8并将温度调节在60℃±5℃。24小时后，最终反应介质的液相中的ta浓度有利地大于90kg/t。在另一特定情况下，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量大于或等于20重量％，在解聚步骤期间将ph调节到7.5至8.5并且将温度调节在60℃±5℃。最终反应介质的液相中的ta浓度在24小时后有利地大于95kg/t，并且有利地在48小时后大于100kg/t。
在另一个特定情况下，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量大于或等于20重量％，在解聚步骤期间将ph值调节到7至8，温度调节到50℃至60℃。48小时后相应最终反应介质的液相中的ta浓度有利地大于90kg/t。在优选的情况下，将温度调节在60℃，并且48小时后最终反应介质的液相中的ta浓度大于100kg/t。
在另一个特定情况下，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的感兴趣聚酯的量大于或等于的20重量％，在解聚步骤期间ph值调节到7至8，温度调节为60℃，所用反应器的体积大于150l，并且48小时后最终反应介质的液相中的ta浓度大于75kg/t。
在另一个特定情况下，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量大于或等于25重量％，在解聚步骤期间ph调节到7至8，温度调节在60℃，使用的反应器体积大于1000l，且48小时后最终反应介质的液相中的ta浓度大于120kg/t。
在另一种特定情况下，根据本发明由至少一种pet生产对苯二甲酸(ta)的方法包括持续少于48小时的pet解聚步骤，根据该步骤使含有pet的塑料材料与至少一种能够在搅拌反应器中解聚所述pet的角质酶接触；以及回收溶解形式的ta盐的步骤，根据该步骤，在解聚步骤开始时，反应器包含基于初始反应介质的总重量大于或等于20重量％的所用pet的量，在解聚步骤期间将ph值调节到7至8.5，温度调节到60℃至80℃，以及在解聚步骤结束时反应器中ta的浓度在最终反应介质的液相中大于100kg/t。
在另一种特定情况下，根据本发明由至少一种含有pet的塑料材料生产对苯二甲酸(ta)的方法包括持续少于48小时的pet解聚步骤，根据该步骤使含有pet的塑料材料与至少一种能够在搅拌反应器中解聚所述pet的角质酶接触，以及回收溶解形式的ta盐的步骤，根据该步骤，在解聚步骤开始时，反应器包含基于初始反应介质的总重量15重量％至25重量％的所用pet的量，在解聚步骤期间将ph值调节到7.5至8.5，温度调节到60℃至80℃，以及在解聚步骤结束时反应器中在最终反应介质的液相中的ta浓度大于100kg/t。
在另一特定情况下，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量为15重量％至25重量％，所用的碱性溶液浓缩至15％±1％，并且48小时后最终反应介质的液相中ta的浓度大于80kg/t，优选大于100kg/t。优选地，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量大于20重量％±2重量％，并且48小时后最终反应介质的液相中的ta浓度大于110kg/t。有利地，将ph调节到7.5至8.5。
在另一特定情况下，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量为15重量％至25重量％，所用的碱性溶液浓缩至20％±1％，并且48小时后最终反应介质的液相中ta的浓度大于85kg/t，优选大于110kg/t。优选地，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量大于20％±2％，并且48小时后最终反应介质的液相中的ta浓度大于110kg/t。有利地，将ph调节为7.5至8.5。
在另一特定情况下，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量为15重量％至25重量％，所用的碱性溶液浓缩至25％±1％，并且48小时后最终反应介质的液相中ta的浓度大于90kg/t，优选大于110kg/t。优选地，反应器中使用的感兴趣的聚酯的量大于20％±2％，并且48小时后最终反应介质的液相中的ta浓度大于110kg/t。有利地，将ph调节到7.5至8.5。在另一种特定情况下，塑料材料选自纤维和/或废纤维和/或纺织品，并且反应器中使用的感兴趣的聚酯的量基于初始反应介质的总重量为15重量％至25重量％，所用碱性溶液浓缩至20％±1％，48小时后最终反应介质的液相中ta浓度大于80kg/t，优选大于90kg/t。有利地，将ph调节到7.5至8.5。
根据本发明，可以容易地从反应器内容物回收最终反应介质的液相中的溶解的对苯二甲酸盐(和/或对苯二甲酸)。在一个具体实施方案中，回收溶解的ta盐的步骤特别包括将含有ta盐的液相与其余反应介质分离。在特定情况下，分离液相中的溶解的对苯二甲酸盐的这一步骤通过过滤反应介质进行，以允许在溶液中回收溶解形式的对苯二甲酸盐。本领域技术人员可以调整过滤截留值。分离步骤也可以通过离心或技术人员已知的任何其他技术进行。
分离残留物(“截留物”，即特别包含残留的未降解聚酯和/或塑料材料中包含的其他聚合物和/或未溶解的ta和ta盐的固相)可以再循环到反应器中以进行新的解聚步骤。其也可以用水洗涤，以使未溶解的ta盐溶解在液相中，从而使它们能够在洗涤水中以溶解形式回收。
有利地，回收的ta盐可以以ta的形式再利用，特别是用于生产新的聚酯。根据本发明，该方法包括通过沉淀包含在所述盐中的ta来回收ta的附加步骤。
在一个特定的实施方案中，ta的这种沉淀是通过介质的酸化来实现的。例如，含有溶解的对苯二甲酸盐的过滤溶液(即最终反应介质的液相)可以进行一些或所有以下步骤(该序列的步骤也适用于上述洗涤水)：
1.过滤溶液(和/或洗涤水)通过将溶液经历一个或多个选自超滤、碳脱色、经过离子交换剂和色谱的步骤的纯化；和/或
2.通过用单独或混合物形式的无机酸(其可例如选自以下酸：硫酸、盐酸、磷酸或硝酸)或有机酸(醋酸类型)酸化溶液使过滤溶液、洗涤水或纯化溶液中所含的对苯二甲酸沉淀。溶液也可以通过co2超压酸化。该步骤还在ta沉淀的同时诱导产生的盐的溶解；和/或
3.对含有沉淀的对苯二甲酸的溶液进行过滤，以回收固体形式的对苯二甲酸；和/或
4.用纯化水洗涤(优选几次连续洗涤)对苯二甲酸并干燥以获得纯化的ta(“cta”)。
然后可以通过本领域技术人员已知的任何技术将获得的cta结晶并任选地进一步纯化以获得纯化和结晶的ta(“pta”)。
由本发明的方法产生的cta和/或pta可以单独或作为混合物再利用。特别地，它们可以单独或作为混合物再聚合，以合成含有至少一个对苯二甲酸单元的聚酯，其与反应器中所使用的感兴趣的聚酯相同或不同。
可以通过本领域技术人员已知的技术，将步骤3的滤液中获得的盐和其他单体进行提取和纯化以重新使用和/或回收。
在另一个实施方案中，对含有溶解的对苯二甲酸盐的过滤溶液(即最终反应介质的液相)进行浓缩步骤，该步骤可以通过允许除去溶液中所含水(例如，蒸发)并由此导致固体形式的对苯二甲酸盐沉淀的任何方法进行。固体形式的ta盐通过过滤回收，然后在用酸(无机或有机)酸化溶液以沉淀对苯二甲酸之前返回到溶液中。该浓缩步骤可以在纯化过程中的任何时间进行，随后是酸化介质的步骤。然后可以进行上述步骤4以获得cta。
根据本发明，可以从感兴趣的聚酯的解聚回收至少一种其他单体。因此，根据本发明的方法包括另外的步骤，根据该步骤回收构成感兴趣聚酯的至少一种其他单体。在一个实施方案中，感兴趣的聚酯是pet，并且除了对苯二甲酸之外，在解聚步骤结束时回收乙二醇单体。在另一个实施方案中，感兴趣的聚酯是ptt，并且除了对苯二甲酸之外，还从解聚步骤中回收丙二醇(或丙烯二醇)单体。在另一个实施方案中，感兴趣的聚酯是pbt，并且除对苯二甲酸之外，从解聚步骤中回收丁二醇单体。在另一个实施方案中，感兴趣的聚酯是pbat，并且除了对苯二甲酸之外从解聚步骤中回收丁二醇和/或己二酸单体。在另一个实施方案中，感兴趣的聚酯是pct，并且除了对苯二甲酸之外从解聚步骤中回收环己烷二甲醇单体。在另一个实施方案中，感兴趣的聚酯是peit，并且除了对苯二甲酸之外，还从解聚步骤中回收乙二醇和/或异山梨醇单体。
根据本发明，除了对苯二甲酸之外，还可以回收低聚物，即包含2至20个单体的分子，其包括至少一个对苯二甲酸单元。在特定情况下，感兴趣的聚酯是pet，并且除对苯二甲酸以外，在解聚结束时回收低聚物如甲基-2-羟乙基对苯二甲酸酯(mhet)、双(2-羟乙基)对苯二甲酸酯(bhet)和对苯二甲酸二甲酯(dmt)。
本发明还涉及体积大于1l的反应器用于实施生产对苯二甲酸(ta)的方法的用途，该方法包括将感兴趣的聚酯解聚的步骤，根据该步骤，使所述聚酯与至少一种能够解聚所述聚酯的酶接触并在所述反应器中进行；以及回收溶解形式的ta盐的步骤。
优选地，本发明的目的是使用体积大于2l、5l、10l、100l、1000l、10000l、100000l、400000l的反应器实施上述生产对苯二甲酸(ta)的方法。
本发明的目的还在于一种体积至少为1000升的反应器，该反应器包含至少一种包含至少一个ta单元的感兴趣的聚酯和至少一种能够解聚所述感兴趣的聚酯的酶，其中进行至少一个酶促解聚所述感兴趣的聚酯的步骤，反应器中使用的聚酯的量基于初始反应介质的总重量大于10重量％，并且最终反应介质的液相中ta的浓度大于40kg/t。有利地，基于初始反应介质的总重量，反应器中使用的聚酯的量为15重量％至25重量％，最终反应介质的液相中的ta浓度大于100kg/t，并且在解聚步骤期间通过添加碱性溶液将ph调节到7.5至8.5，该碱性溶液基于碱性溶液总重量按碱的重量计浓缩至15％到50％，优选通过添加浓缩至15％至25％的碱性溶液。
根据本发明，该方法以批处理的形式以不连续的方式实施。通常，该方法因此包括从给定体积的初始反应介质进行给定时间的解聚步骤，随后是回收产生的ta盐的步骤。在解聚步骤结束时，可以将反应器排空以回收全部反应介质，其然后可以进行上述各种步骤以将溶解的对苯二甲酸盐与其余反应介质分离、对其纯化和回收ta。
上述根据本发明的生产对苯二甲酸的方法的所有特征也可以应用于生产接近于对苯二甲酸的单体的过程，特别是从聚呋喃二甲酸乙二醇酯(polyethylenefuranoate)(pef)生产2,5-呋喃二甲酸(fdca)的过程。
实施例
实施例1：在包含基于初始反应介质的总重量大于10重量％的所用pet的量的反应器中生产对苯二甲酸
对于该实验设计，对苯二甲酸生产在总体积为500ml的平底搅拌反应器(minibioreactors，globalprocessconcept)中进行。每个反应器都配备有温度探头和ph探头(hamilton，easyfermhbbioarc120)。通过c-bio软件(globalprocessconcept)中的内部pid控制器确保这两个参数调节在设定值。连接到以300、400或450rpm旋转的中心轴上的3厘米直径船用桨提供反应介质的搅拌。几种碱性溶液用于调节ph值：6mnaoh(即浓缩至19.4％)或6mnh4oh(浓缩至17.4％)或6mkoh(浓缩至25％)。
对于实验a到c，对苯二甲酸(ta)的生产是从无色瓶坯进行的，其由通过低温研磨分解成细粉(d50＝850μm)的100％非晶pet组成。
对于实验d到k，使用来自pet废物回收流的着色和洗涤的塑料薄片进行对苯二甲酸生产，这些塑料薄片是捐赠给我们的。这些由98％m/mpet组成的塑料材料经过挤出步骤，然后快速冷却，以使废物中所含的pet非晶化。用于非晶化的挤出机是leistritzzse18maxx双螺杆挤出机。加热区的温度在前4个区设置为260℃，在后6个区设置为250℃，螺杆转速为200rpm。然后将到达挤出机头的条棒立即浸入10℃的水浴中。在该非晶化步骤之后pet的结晶度评估为约19％(通过dsc)。将所得条棒制粒，然后使用微粉机(1毫米网格)分解成细粉。然后将粉末过500微米筛以仅回收小于此尺寸的粉末。
所用的酶是lc-角质酶，这是一种已知解聚pet的酶(seqidno:1，对应于sulaiman等人，applenvironmicrobiol.2012mar中描述的序列的氨基酸36至293)。它是通过在液体培养基中发酵重组微生物而产生的。pet降解酶按照所用的pet的量以1:1000或2:1000的重量比添加。
将这些塑料材料或废塑料进料到反应器中，使得在解聚步骤开始时所用pet的量基于初始反应介质总重量为5％至40％。将磷酸盐缓冲液添加到塑料材料和酶中以达到初始反应介质的总重量。
与测试的不同方法的解聚步骤相关的所有参数显示在下表1a和1b中：
表1a：在从瓶坯生产ta的方法a-c中使用的参数
表1b：用于从废塑料生产ta的d-k方法中使用的参数。
定期取样用于监测对苯二甲酸产生的动力学。固相(包括未降解的塑料材料)首先通过离心(d100-dragonlab)与液相分离，液相中含有可溶形式的对苯二甲酸盐。
ta的浓度通过色谱法(uhplc)测定。为此，将1ml甲醇和100μl6mhcl添加到稀释的样品中，以对ta盐进行解络。如有必要，用ro水对样品进行稀释。制备的样品在0.22μm纤维素滤膜上过滤，然后将20μl注入色谱柱。所用的hplc系统是3000型uhplc系统(thermofisherscientific,inc.waltham,ma,usa)，包括泵、自动进样系统、恒温在25℃的色谱柱和240nm的uv检测器。使用三种洗脱液：10mmh2so4(洗脱液a)；超纯水(洗脱液b)和甲醇(洗脱液c)。对苯二甲酸通过这三种溶剂之间的梯度与其他分子分离。对苯二甲酸是根据由商购对苯二甲酸(acrosorganics)制备的标准标准品测量的。
24小时后不同测试所产生的对苯二甲酸浓度参见下表2a和2b。
表2a：在具有表1a中描述的参数的解聚步骤之后获得的对苯二甲酸的浓度和可溶性分数。
因此，根据本发明的生产对苯二甲酸的方法使得可能在解聚步骤开始时包含所用聚酯的量分别等于初始反应介质总重量的15％和20％的反应器中，在解聚步骤期间将ph调节至7，在24小时后达到大于54kg/t和69kg/t的ta浓度。
表2b：在具有表1b中描述的参数的解聚步骤后获得的对苯二甲酸的浓度和可溶性分数
因此，根据本发明的生产对苯二甲酸的方法可以在24小时后在解聚步骤开始时含有所用聚酯的量分别等于初始反应介质总重量的10重量％、20重量％、25重量％、30重量％和40重量％的反应器中达到大于57kg/t、77kg/t、106kg/t、95kg/t和118kg/t的ta浓度，，在解聚步骤过程中将ph值调节为8。
实施例2：在包含所用pet的量等于初始反应介质总重量的20重量％的反应器中，在解聚步骤期间分别调节ph和温度至固定在7至8，以及40℃至60℃的值的对苯二甲酸生产。
对于该第二实验设计，所有测试在与实施例1中所述相同的搅拌反应器中进行，在解聚步骤期间以300rpm搅拌。用于调节ph值的碱性溶液是19.4％naoh(6m)。
对苯二甲酸(ta)的生产是使用来自pet废物回收流的有色和洗涤过的塑料薄片进行的，与用于实施例1中的实验d至h的那些相同，除了最后的筛分。因此所得粉末的粒度小于1毫米。基于初始反应介质的总重量，这种废塑料的pet部分占pet解聚步骤开始时所用质量的20％。
所用的酶与实施例1中所用的酶相同。它按照使用的pet量以2:1000的重量比加入。
将磷酸盐缓冲液(100mm,ph8)添加到塑料材料和酶中以达到初始反应介质的总重量。
测试了三个设定温度以及三个ph值。主要信息总结在下表3中：
表3：在以基于初始反应介质总重量的20％引入的废塑料生产ta的不同方法中使用的参数。
定期取样用于监测对苯二甲酸产生的动力学，并以与实施例1类似的方式确定ta浓度。
对于上述条件，在48小时或72小时获得以下结果。
表4：从解聚步骤获得的对苯二甲酸的浓度，在该解聚步骤开始时基于初始反应介质的重量所用pet的量等于20重量％，并且其温度和ph参数如表3中所述进行调节。
根据本发明的生产对苯二甲酸的方法在包含解聚步骤开始时所用聚酯的量分别等于20％的反应器中进行，这使得可能在48小时和72小时后达到大于40kg/t的ta浓度。在60℃下，，此方法使得可能对于7至8的ph值在48小时后达到大于90kg/t的浓度。在50℃下，此方法使得可能对于7至8的ph值在72小时后达到大于90kg/t的浓度。
实施例3：在反应器中生产对苯二甲酸，该反应器包含等于20重量％的量的包含在颗粒形式的塑料材料中的所用pet。
对于该第三实验设计，所有测试都在与实施例1中所述相同的搅拌反应器中进行。温度设定点固定在60℃，使用19.4％naoh(6m)作为碱性溶液将ph值调节至8.0。
使用来自resinex的petlighterc93进行对苯二甲酸(ta)的生产。pet通过挤出非晶化，然后快速冷却。用于非晶化的挤出机是leistritzzse18maxx双螺杆挤出机，加热区设置在285℃至304℃。在该非晶化步骤之后以颗粒形式获得的pet的结晶度估计为约13％(通过dsc)。
基于初始反应介质的重量，将颗粒以20重量％加入到反应器中。所用的酶与实施例1中所用的相同。其相对于所用pet以1:1000的重量比加入。将10mmph8的磷酸钾缓冲液添加到塑料材料和酶中，以达到初始反应介质的总重量。
如实施例1中所述的使用定期取样来监测对苯二甲酸产生的动力学。根据实施例1中描述的方案通过hplc测量产生的对苯二甲酸。88小时后，基于最终反应介质的液相的总重量获得62kg/t的ta。结果表明，当包含感兴趣的聚酯的塑料材料以颗粒形式引入时，也可以实现本申请中所声称的性能。
实施例4：在不同反应器规模下的对苯二甲酸生产。
在本实施例中，使用不同的搅拌反应器生产对苯二甲酸。具有增大尺寸的这些反应器用于验证工艺的放大及其在工业或半工业规模上的应用。
对于这些测试，使用了两种类型的塑料材料。在测试a、b、c、e和f中，塑料材料是实施例1中描述的洗涤的有色薄片(98％pet非晶，微粉化<500μm)，而对于实施例d塑料材料是也在实施例1中描述的瓶坯(100％pet，微粉化<1毫米)。基于初始反应介质的重量，这些塑料材料以获得所用pet的量为20重量％的方式加入。温度设定点设为60℃，使用19.4％naoh(测试a至d)或25％m/mnaoh(测试e和f)将ph值调节至8.0或7.0。对于测试a、b、c、d和e，使用的酶与实施例1中使用的酶相同。对于测试f，它是实施例1的酶的变体(具有以下突变：seqidno:1+f208i+d203c+s248c+v170i+y92g)，也是通过重组微生物发酵获得的。它们按照所用pet的重量对于测试a到d以重量比1:1000添加和对于测试e和f以2:1000添加。
对于测试a，使用实施例1中描述的500ml平底反应器。由连接到中心轴的3厘米直径的船用桨提供搅拌。搅拌速度设置为300rpm。使用56.3克塑料材料。
对于测试b，使用了总体积为5l的碟形底反应器(globalprocessconcept)。反应器配备有温度探头和ph探头(hamilton，easyfermhbbioarc325)。通过c-bio软件(globalprocessconcept)内部的pid控制器确保这两个参数调节在设定值。连接到以200rpm旋转的中心轴的直径5.5厘米的船用桨提供反应介质的搅拌。使用375克塑料材料。
对于测试c，使用总体积为40l的碟形底反应器。反应器配有温度探头和ph探头(rosemountanalyticalhx338-05)。使用连接到以150rpm旋转的中心轴的14厘米直径船用桨来搅拌反应介质。使用4kg塑料材料。
对于测试d，使用总体积为150l的碟形底反应器。反应器配备有温度探头和ph探头(easyfermbioarc120，hamilton)。使用连接到以80rpm旋转的中心轴的25厘米直径的船用桨来搅拌反应介质。使用14kg塑料材料。
对于测试e和f，使用总体积为1000l的平底反应器。反应器配备有温度探头和ph探头(inpro3100/sg/325，mettlertoledo)。使用可变直径的船用桨搅拌反应介质。使用75kg塑料材料。
可以理解的是，反应器底部的弯曲或平坦形状不影响该过程并且底部的形状是可互换的。
主要信息汇总于下表5：
表5：在不同方法过程中用于在500ml至1000l反应器中从相对于初始反应介质总重量以20％所用pet引入的塑料材料生产ta的参数。
如实施例1所述的使用定期取样来监测对苯二甲酸产生的动力学。ta的浓度通过uhplc进行测定(如实施例1所述)。
因此，对于不同的反应获得的结果详列于表6中：
表6：从表5描述方法的解聚步骤获得的对苯二甲酸的浓度。
由此，基于最终反应介质的液相总重量，在每个所描述条件下获得高于78kg/t的对苯二甲酸浓度。特别地，基于最终反应介质的液相总重量，在1000l反应器中获得了高于110kg/t的对苯二甲酸浓度。
实施例5：在含有来自纺织品废料的pet的反应器中生产对苯二甲酸
对于这些实验，在总体积为5l的碟形底反应器(globalprocessconcept)中进行对苯二甲酸的生产(如实施例4所述)。
在实验a中，对苯二甲酸的生产是从使用过的、没有金属和硬点(纽扣、拉链等)的切碎衣服纺织品进行的。切碎的纺织品碎片大小为5x5厘米，且含有约83％的pet。
在实验b中，ta是从来自喷水织造工艺的生产废料生产的，其中材料呈连续线簇的形式，且包含大约100％的pet。
这些纺织品材料在60℃下经历16小时的干燥步骤，然后进行挤出步骤，然后快速冷却，以使废物中所含的pet非晶化。使用与实施例1相同的挤出机。根据以下分布调节加热区的温度：
265℃–265℃–265℃–255℃–255℃–250℃–250℃–245℃–245℃–245℃
螺杆速度设置为150rpm。将材料引入挤出机中是手动完成的。冷却步骤和粉末分解步骤与实施例1使用的相同。估计实验a中样品的结晶度约为18％，而实验b中的样品结晶度小于10％。
所用的酶与实施例4中用于测试f的酶相同。将这些塑料产品或废塑料加入反应器中，使得在解聚步骤开始时所用的pet量占初始反应介质的总重量的16.6％至20％。将磷酸盐缓冲液添加到塑料材料和酶中以达到初始反应介质的总重量。
与实验a和b的解聚步骤相关的一组参数显示在表7中。
表7：在用纺织品废料生产ta的实验a和b中使用的参数。
如实施例1中所述的使用定期取样来监测对苯二甲酸产生的动力学。根据实施例1中描述的方案通过hplc测量产生的对苯二甲酸。
在24小时和48小时后不同测试产生的对苯二甲酸的浓度如下表8所示。
表8：解聚步骤(其参数在表7中描述)结束时获得的对苯二甲酸的浓度。
由此，基于最终反应介质的液相的总重量，在所描述的每种条件下获得高于75kg/t的对苯二甲酸浓度。