| Project/Area Number |
21K05160
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34030:Green sustainable chemistry and environmental chemistry-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
Matsuura Shun-ichi 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (80443224)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三村 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50358115)
佐藤 修 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20357148)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 難分解性プラスチック / ポリエチレンテレフタレート分解酵素 / ナノ空間材料 / 固定化酵素 / バイオリサイクル法 |
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| Outline of Research at the Start |
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表される難分解性プラスチックのリサイクル技術の進展は急務である。本研究では、新規のバイオリサイクル法として、固定化酵素を利用した「高速ＰＥＴ分解システム」を提案し、ナノ空間材料の規則性細孔に２種類のＰＥＴ分解酵素を高密度かつ配向的に固定化し、酵素間の物質移動距離をサブナノメートルオーダーまで短縮することによって、飛躍的なＰＥＴ分解速度の向上を実現する。さらに、シリカ細孔表面の疎水性を制御することで疎水的なＰＥＴ断片との近接作用による酵素との接触頻度の向上を達成することで、高効率かつ低環境負荷型の難分解性プラスチック分解システムの基盤技術を構築する。
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| Outline of Final Research Achievements |
There is an urgent need to advance recycling technology for persistent plastics such as polyethylene terephthalate (PET). In this study, we proposed a "fast PET degradation system" using immobilized enzymes as a novel bio-recycling method. Two types of PET-degrading enzymes were immobilized densely and oriented in the ordered pores of nanospace materials. The degradation rate was dramatically improved by shortening the mass transfer distance between the enzymes to the sub-nanometer order. Furthermore, by controlling the hydrophobicity of the silica pore surface, the contact frequency between the hydrophobic reaction substrate and the enzyme was improved, thereby establishing a fundamental technology for a highly efficient and environmentally friendly degradation system for persistent plastics.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
有機溶媒を用いない低環境負荷型のバイオリサイクル法として、ＰＥＴを短時間で分解し高品質の原料モノマーの回収を可能にするＰＥＴ分解酵素が発見されているが、酵素自身の「安定性」と「反応性」が低く、現状では実用レベルに至っていない。本研究では、制御されたＰＥＴ分解酵素の集積反応場の創出を目的としており、メソポーラスシリカの規則性細孔への酵素の精密配置による「飛躍的な反応速度の向上」と、疎水的なシリカ表面とＰＥＴとの近接作用による「接触頻度の向上」を達成することで高効率の難分解性プラスチック分解システムを開発した。本研究開発により産業利用に向けた酵素触媒機能の新たな利用価値を見出せる。
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