JP2008500424A - Method for promoting biodegradation of aliphatic-aromatic copolyesters by enzymatic treatment - Google Patents

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Abstract

コポリエステルにおける二酸全体を基準として、60モル%を超える芳香族酸を含む脂肪族−芳香族コポリエステルの生分解を促進する方法を提供する。この方法は、水溶液中の少なくとも1種類の加水分解酵素をコポリエステルに接触させることを含む。  Provided is a method for promoting biodegradation of an aliphatic-aromatic copolyester containing more than 60 mol% aromatic acid, based on the total diacid in the copolyester. The method includes contacting the copolyester with at least one hydrolase in an aqueous solution.

Description

本発明は、ポリマー化学分野に関する。さらに具体的には、本発明は、酸総含量を基準として、60モル%を超える芳香族酸を有する脂肪族−芳香族コポリエステルを廃棄する前または後に、酵素処理によって廃棄物(disposed product)の生分解を促進する方法に関する。   The present invention relates to the field of polymer chemistry. More specifically, the present invention relates to a waste product produced by enzymatic treatment before or after the disposal of an aliphatic-aromatic copolyester having an aromatic acid of more than 60 mol%, based on the total acid content. The present invention relates to a method for promoting biodegradation.

ポリエチレン、ポリスチレン、およびポリプロピレンなどの合成ポリマーは、温度および圧力の変動、炎暴露等の大きな幅がある条件にわたって、その機能性を保持しなければならないことから、炭素原子のみの主鎖を有するように合成され、そのため、化学分解および酵素分解に対して抵抗性となる。ポリマー主鎖へのヘテロ原子の導入によって、エステルおよびアミンなどの官能基が生成され、それによって、ポリエステルの加水分解、つまり分解の受けやすさが高まり、その結果、廃棄した際のポリエステルの生物分解能力が改善される。   Synthetic polymers such as polyethylene, polystyrene, and polypropylene have a main chain of only carbon atoms because they must retain their functionality over a wide range of conditions such as temperature and pressure fluctuations, flame exposure, etc. So that it is resistant to chemical and enzymatic degradation. By introducing heteroatoms into the polymer backbone, functional groups such as esters and amines are generated, thereby increasing the hydrolysis of the polyester, i.e., the susceptibility to degradation, resulting in biodegradation of the polyester upon disposal. Ability is improved.

ポリエステルポリマーは、化学または酵素処理のいずれかによって加水分解を受けやすい。多くのポリエステル、特に脂肪族モノマーのみで構成されるポリエステル、例えばポリヒドロキシブチレートおよびポリ(ε−カプロラクトン)は、生分解性であるとみなされる。Mullerら(2001年)J.Biotechnol.,86:87〜95頁;Abou−Zeidら(2001年)J.Biotechnol.,86:113〜126頁を参照のこと。しかしながら、脂肪族ポリエステルは、融解温度が低く、分解し易さが高いことから、多くの用途に対して、所望の材料特性、特に耐久性を欠いている。一方、ポリエチレンテレフタレート(PET)によって例示される芳香族ポリエステルは、幅広い用途で使用するのに望ましい耐久性を有するが、一般に非生分解性であると見なされる。Kint,D.and Munoz−Guerra,S.,(1999年)Polym Int 48:346〜352頁を参照のこと。耐久性と生分解性との間の緊張は、対費用効果が高い廃棄物処理の達成に常に付きまとう問題である。一方、脂肪族ポリエステルで製造された使い捨て製品は、環境的には魅力的であるが、やはり許容可能な耐久性を欠いている。他方では、芳香族ポリエステルで製造された製品は、好ましい頑丈さを有するが、その廃棄はよりいっそう生態学的に負担となる。   Polyester polymers are susceptible to hydrolysis by either chemical or enzymatic treatment. Many polyesters, particularly polyesters composed solely of aliphatic monomers, such as polyhydroxybutyrate and poly (ε-caprolactone) are considered biodegradable. Muller et al. (2001) J. MoI. Biotechnol. 86: 87-95; Abou-Zeid et al. (2001) J. MoI. Biotechnol. 86: 113-126. However, aliphatic polyesters lack the desired material properties, particularly durability, for many applications because of their low melting temperatures and high ease of degradation. On the other hand, aromatic polyesters exemplified by polyethylene terephthalate (PET) have desirable durability for use in a wide range of applications, but are generally considered non-biodegradable. Kint, D.C. and Munoz-Guerra, S. et al. (1999) Polym Int 48: 346-352. The tension between durability and biodegradability is always a problem with achieving cost-effective waste disposal. On the other hand, disposable products made with aliphatic polyesters are environmentally attractive but still lack acceptable durability. On the other hand, products made with aromatic polyesters have a favorable robustness, but their disposal is even more ecologically burdensome.

このジレンマに対する部分的な解決策は、耐久性および生分解性生成物を生成する脂肪族−芳香族コポリエステルの使用である。しかしながら、生分解率が、コポリエステル中の芳香族酸の含量に比例することから、使い捨て製品において高い芳香族含量のコポリエステルを使用することは、まだ完全に満足の行くものではない。本質的に、耐久性と生分解性との間の緊張はまだ残っており:脂肪族含有率が高くなるほど、生分解性が高くなるが、製品の耐久性が低くなる。さらに、芳香族含有率が高くなるほど、工業的有用性が高くなるが、環境的な害が続く可能性が高くなる。   A partial solution to this dilemma is the use of aliphatic-aromatic copolyesters that produce durable and biodegradable products. However, the use of high aromatic content copolyesters in disposable products is still not completely satisfactory since the biodegradation rate is proportional to the content of aromatic acids in the copolyester. In essence, the tension between durability and biodegradability still remains: the higher the aliphatic content, the higher the biodegradability, but the lower the durability of the product. Furthermore, the higher the aromatic content, the higher the industrial utility, but the higher the possibility of environmental harm.

未処理脂肪族−芳香族コポリエステルの使用が依然として、不十分な解決策のままであるかについては、現在の廃棄物処理の実施でのいくらかの背景が必要である。主な2つの廃棄物処理の実施は、埋立地の使用およびコンポスト化を含む。最も簡単な埋め立ては、プラスチックおよび/粘土で裏当てされ、かつ満杯になると泥で覆い隠される、特別な構造の穴に、非生分解性であるか、または分解が比較的難しい材料を投棄することを含む。埋め立ては、固形廃棄物処理としても公知である。埋立地において、固形廃棄物は、地下水および空気から分離され;廃棄物は乾燥したままであり、一般に微生物作用を受けず、したがって、非常にゆっくりと分解する。最終的には、経済的および環境的損失が増え続ける、埋立地の使用は、持続可能な、長期的な解決策ではない。例えば、PETなどの非生分解性芳香族ポリエステルを埋立地において化学的に分解することができたとしても、かかる分解には、高温の点から著しいエネルギー入力、およびポリマー主鎖を破壊するのに強い酸が必要であるため、周囲の土壌および地下水を潜在的に浄化する必要がある。   Some background in current waste treatment practices is needed as to whether the use of untreated aliphatic-aromatic copolyesters remains a poor solution. The two main waste treatment practices include landfill use and composting. The simplest landfill dumps non-biodegradable or relatively difficult to disassemble materials into specially structured holes that are lined with plastic and / or clay and covered with mud when full Including that. Landfilling is also known as solid waste treatment. In landfills, solid waste is separated from groundwater and air; waste remains dry and generally not subject to microbial action and therefore decomposes very slowly. Ultimately, the use of landfills, where economic and environmental losses continue to increase, is not a sustainable, long-term solution. For example, even if a non-biodegradable aromatic polyester such as PET could be chemically decomposed at the landfill, such decomposition would involve significant energy input from the point of high temperature and break the polymer backbone. Because strong acids are required, the surrounding soil and groundwater need to be potentially purified.

特に生活廃棄物のコンポスト化は、生態学的に魅力的な埋め立ての代替法であるが、最初に廃棄物の仕分けおよび/または分離が必要であるため、一般に高い費用が必要である。最初に資源分別された廃棄物の回収が必要とされる、ドイツでの実現努力が記載されている、DeWilde,B.and Boelens(1998年)J.,Polymer Degradation and Stability,59:7〜12頁を参照のこと。コンポスト化は、微生物作用による材料の生分解を含む。それは主に、一般に70℃以下であり、平均55〜60℃付近の温度、相対湿度100%での穏やかな嫌気性条件下にて、数週間から数ヶ月の曝露期間中に起こる、2段階酵素プロセスである。コンポストにおけるポリマー生分解の第1段階は、細胞外加水分解酵素によって達成されるポリエステル主鎖の加水分解によって起こる。これらは通常、微生物叢の混合物によって分泌され、ポリエステル主鎖を小さなポリマー断片および/またはそれぞれのモノマーに切断する。最終的に、切断によって、酵素を分泌した微生物叢と同じ、または同じではない、微生物叢の1種または複数種によって吸収されることができる断片および/またはモノマーが生じる。第2段階は、生物学的段階であり;微生物が断片および/またはモノマーを吸し、CO2および浸出液を含むバイオマス、バイオガスへと代謝する。 In particular, composting of domestic waste is an ecologically attractive alternative to landfill, but generally requires high costs because it requires the sorting and / or separation of waste first. DeWilde, B., describes a realization effort in Germany that requires the first resource-separated waste to be collected. and Boelens (1998) J. et al. , Polymer Degradation and Stability, 59: 7-12. Composting involves biodegradation of materials by microbial action. It is a two-stage enzyme that occurs mainly during weeks to months of exposure under mild anaerobic conditions, typically below 70 ° C., average temperatures around 55-60 ° C. and 100% relative humidity Is a process. The first stage of polymer biodegradation in compost occurs by hydrolysis of the polyester backbone achieved by extracellular hydrolase. These are usually secreted by a mixture of microflora and cleave the polyester backbone into small polymer fragments and / or respective monomers. Ultimately, cleavage results in fragments and / or monomers that can be absorbed by one or more species of microbiota that are the same or not the same as the microflora that secreted the enzyme. The second stage is the biological stage; microorganisms absorb the fragments and / or monomers and metabolize them into biomass, biogas containing CO 2 and leachate.

埋立地使用の代替案として役立つことに加えて、リサイクルできない、埋立地の固形廃棄物の量を減らし、安価な、有益な肥料を製造するために、コンポスト化は、埋立地の補助としても使用される。しかしながら、コンポストの販売に関する1つの制限は、プラスチックフィルムおよび繊維断片など、未分解の生分解性ポリマーの目に見える混入である。コンポスト化は、商業上価値のある製品を生成することができる、環境的に魅力的な廃棄物プロセスであることから、コンポスト化中の生分解性ポリマー、特に脂肪族−芳香族コポリエステルの分解を改善する方法が必要とされている。かかる方法は、廃棄物を最初に資源分別する必要性および費用を低減することによって、コンポスト化の環境的かつ商業的特典を高めるだろう。   In addition to serving as an alternative to landfill use, composting can also be used as a landfill aid to reduce the amount of landfill solid waste that cannot be recycled and to produce inexpensive, useful fertilizers. Is done. However, one limitation with respect to compost sales is the visible contamination of undegraded biodegradable polymers, such as plastic films and fiber fragments. Since composting is an environmentally attractive waste process that can produce commercially valuable products, degradation of biodegradable polymers, especially aliphatic-aromatic copolyesters, during composting There is a need for a way to improve. Such a method would increase the environmental and commercial benefits of composting by reducing the need and cost of first separating the waste.

他の廃棄物処理の実施は、廃水処理システム、腐敗システムおよびゴミ処理システムを含む。埋め立ておよびコンポスト化と同様に、廃水処理は、地域社会レベルで実施され、水が再利用する前、または水が水域に入る前の、下水の処理および廃水の再生を含む。下水の予備処理では、おむつおよび他のコポリエステル製品、砂、砂利、生ゴミ処分からの大きな食べかす等を未処理の汚物および雑排水から選別する。その後に、回収されたゴミは、埋立地および/またはコンポスト化システムにおいて処理される。廃水システムから回収される他の種類の沈降有機廃棄物は、汚泥およびスカムを含む。これらは、生物分解されるコポリエステルを含有する。廃水から沈降すると、汚泥およびスカムは消化タンクに注入され、そのタンク内で微生物が廃棄物を約1ヶ月間分解し、次いでそれが埋立地に送られる。腐敗システムおよびゴミ処理システムは、個々の滞留レベルで実施され、一般に、炭酸飲料容器またはおむつ等、高芳香族コポリエステルで製造された物品(goods)の処理に関係していない。これらのシステムにおけるかかる物品の処理は一般に、大きな損害をもたらす。   Other waste treatment implementations include wastewater treatment systems, septic systems and waste treatment systems. Similar to landfill and composting, wastewater treatment is performed at the community level and includes sewage treatment and wastewater reclamation before water is reused or before water enters the body of water. In sewage pre-treatment, diapers and other copolyester products, sand, gravel, large meals from garbage disposal, etc. are screened from untreated waste and miscellaneous wastewater. Thereafter, the collected garbage is processed in a landfill and / or composting system. Other types of settled organic waste recovered from wastewater systems include sludge and scum. These contain copolyesters that are biodegradable. As it settles from the wastewater, sludge and scum are injected into the digestion tank where microorganisms decompose the waste for about a month, which is then sent to the landfill. Septic systems and waste disposal systems are implemented at individual residence levels and are generally not related to the treatment of goods made of highly aromatic copolyesters, such as carbonated beverage containers or diapers. The processing of such articles in these systems generally results in significant damage.

特定の脂肪族−芳香族コポリエステルは、穏やかな嫌気性コンポスト化条件下で生分解性であり、さらに、ガスバリア透過性、強度、耐薬品性、および無菌性などのいくつかの望ましい材料特性を保持する(Mullerら、上記)。具体的には、酸の総含量を基準として芳香族酸を60モル%まで有する脂肪族−芳香族コポリエステルは生分解性であると報告されている。Goudaら(2002年)Biotechnol Prog 18:927〜934頁;Wittら(1999年)Angew Chem Int Ed 38(10):1438−1442;Kleebergら(1998年)Appl.Env.Microbiol.64(5):1731〜1735頁;Mullerら(上記);Kochらの米国特許第6,255,451号明細書を参照のこと。したがって、これらのコポリエステルは卓越して、コンポスト化可能である。一方、高芳香族含量コポリエステル、つまり酸の総含量を基準として60モル%を超える芳香族酸を有するコポリエステルは一般に、「かかる材料がコンポスト化プロセスにおける分解に適していないであろう非常に低い」(Mullerら、上記)生分解率を有すると考えられる。   Certain aliphatic-aromatic copolyesters are biodegradable under mild anaerobic composting conditions, and also have some desirable material properties such as gas barrier permeability, strength, chemical resistance, and sterility. Hold (Muller et al., Supra). Specifically, aliphatic-aromatic copolyesters having up to 60 mol% aromatic acid based on the total acid content are reported to be biodegradable. Goda et al. (2002) Biotechnol Prog 18: 927-934; Witt et al. (1999) Angew Chem Int Ed 38 (10): 1438-1442; Kleeberg et al. (1998) Appl. Env. Microbiol. 64 (5): 1731-1735; Muller et al. (Supra); Koch et al., US Pat. No. 6,255,451. These copolyesters are therefore excellently compostable. On the other hand, high aromatic content copolyesters, that is, copolyesters having an aromatic acid greater than 60 mole percent, based on the total content of acids, are generally “very much such materials would not be suitable for degradation in the composting process It is believed to have a "low" (Muller et al., Supra) biodegradation rate.

ポリマーを二酸化炭素、バイオマス、および浸出液に無機物化するために、加水分解酵素および/または種々の微生物集合体を使用して、脂肪族−芳香族コポリエステルの分解率を増大する様々な方法が報告されている。これらの報告は:加水分解酵素、例えばリパーゼ、エステラーゼ、プロテアーゼ、アミラーゼ、クチナーゼ等を使用した食料廃棄物の処理(Cooney,Jr.による米国特許第6,350,607号明細書);ポリエステルを分解するための、酵素触媒および/または微生物の混合培養物の使用(Tadrosらによる米国特許第5,990,266号明細書および米国特許第6,191,176号明細書);Abou−Zeidら、上記;Wittら、上記;Mullerら、上記;Kint and Munoz−Guerra、上記;Kleebergら、上記;Kochらによる米国特許第6,255,451号明細書;Goudaら,上記を含む。しかしながら、これらの報告では、酸の総含量を基準として60モル%以下の芳香族酸含有率を有するコポリマーを使用している。これらの報告のいずれにも、高芳香族含量コポリエステルを有効に分解する方法が記述されていない。   Various methods have been reported to increase the rate of degradation of aliphatic-aromatic copolyesters using hydrolases and / or various microbial aggregates to mineralize polymers into carbon dioxide, biomass, and leachate. Has been. These reports are: Treatment of food waste using hydrolases such as lipases, esterases, proteases, amylases, cutinases, etc. (US Pat. No. 6,350,607 by Cooney, Jr.); The use of enzyme-catalyzed and / or mixed cultures of microorganisms (US Pat. No. 5,990,266 and US Pat. No. 6,191,176 by Tadros et al.); Abou-Zeid et al., Witt et al., Supra; Muller et al., Supra; Kint and Munoz-Guerra, supra; Kleeberg et al., Supra; US Pat. No. 6,255,451 by Koch et al .; Goda et al., Supra. However, these reports use a copolymer having an aromatic acid content of 60 mol% or less, based on the total acid content. None of these reports describe a method for effectively degrading high aromatic content copolyesters.

酸の総含量を基準として60モル%を超える芳香族酸を有する脂肪族−芳香族コポリエステルをコンポスト化する技術的問題は、ポリエチレンテレフタレート(PET)の生物分解における障害によって例示される。理論上では、コンポスト化における酵素作用の第2段階にPETをかけることができ、したがって生物分解することができる。つまり、微生物叢は、PETの芳香族ポリエステルを含むモノマーを異化することができる。実際には、テレフタル酸を無機物化する微生物は、様々な環境から単離されている。Bramucciら(2002年)Appl Microbiol Biotechnol,58:255〜259頁、およびJunker,F.and Cook,A.(1997年)Appl Environ Microbiol 63:2403〜10頁を参照のこと。しかしながら、PETをコンポスト化する困難さは、酵素作用の第2段階ではなく、第1段階にある;つまり、微生物が無機物化することができる切断断片およびモノマーを結果として生じる、微生物産生加水分解酵素によるポリマー主鎖の分解にある。PETは本質的に、酸総含量を基準として芳香族二酸(テレフタル酸およびそのエステル)100%を含むため、PETポリマー主鎖は加水分解に対して抵抗性である。   The technical problem of composting aliphatic-aromatic copolyesters with aromatic acids above 60 mol%, based on the total acid content, is exemplified by obstacles in the biodegradation of polyethylene terephthalate (PET). In theory, the second stage of enzymatic action in composting can be subjected to PET and thus biodegradable. That is, the microflora can catabolize monomers containing PET aromatic polyester. Actually, microorganisms that convert terephthalic acid into minerals have been isolated from various environments. Bramucci et al. (2002) Appl Microbiol Biotechnol, 58: 255-259, and Junker, F. et al. and Cook, A.A. (1997) Appl Environ Microbiol 63: 2403-10. However, the difficulty in composting PET is in the first stage, not the second stage of enzymatic action; that is, microbially produced hydrolases that result in cleaved fragments and monomers that the microorganism can mineralize In the degradation of the polymer main chain. Since PET inherently contains 100% aromatic diacids (terephthalic acid and its esters) based on the total acid content, the PET polymer backbone is resistant to hydrolysis.

その加水分解し易さを高めるためのポリマー主鎖の修飾は、酸全体を基準として、60モル%を超えるテレフタル酸または他の芳香族酸を含有する脂肪族−芳香族コポリエステルの分解を高める重要な鍵である。修飾はいくつかの方法で行われる。1つの方法は、5−スルホイソフタレートなどの生分解性に影響を及ぼし得るポリエステル主鎖に分子を組み込む方法である。米国特許第6,368,710号明細書(Hayes)を参照のこと。この修飾によって、強い電子求引性置換基によって及ぼされる活性化作用のために、ポリマーの加水分解に対する抵抗性が低くなる。Kint,D.,and Munoz−Guerra,S.,上記を参照のこと。5−スルホイソフタレート含有脂肪族−芳香族コポリエステルがコンポスト化可能であることが示されたとしても、酸の総含量を基準として60モル%を超える芳香族酸を有するスルホン化脂肪族−芳香族コポリエステルの分解率を増加する方法が依然として必要とされている。   Modification of the polymer backbone to increase its ease of hydrolysis enhances degradation of aliphatic-aromatic copolyesters containing greater than 60 mole percent terephthalic acid or other aromatic acids, based on the total acid. It is an important key. Modification can be done in several ways. One method is to incorporate molecules into the polyester backbone that can affect biodegradability, such as 5-sulfoisophthalate. See US Pat. No. 6,368,710 (Hayes). This modification makes the polymer less resistant to hydrolysis due to the activating action exerted by the strong electron withdrawing substituents. Kint, D.C. , And Munoz-Guerra, S. See above. Even though it has been shown that 5-sulfoisophthalate-containing aliphatic-aromatic copolyesters can be composted, sulfonated aliphatic-aromatics having more than 60 mol% aromatic acid based on total acid content There remains a need for methods to increase the degradation rate of group copolyesters.

加水分解し易さを高める第2の方法は、コポリエステルが廃棄物サイクルに入る前または後に、高芳香族コポリエステルを加水分解酵素で処理する方法である。当技術分野で公知の多くの酵素は、エステル、アミド等の加水分解基を含有するポリマーを分解することができる。米国特許第6,255,451号明細書(Kochら)には、Humicola insolens由来のクチナーゼおよびAspergillus niger、Mucor Miehei(Lipozyme 20,000L)、およびCandida antartica由来のリパーゼ(リパーゼ成分B)を使用して、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステルアミドまたは部分芳香族ポリエステルウレタンである基質ポリマーを分解する方法が記述されている。米国特許第6,066,494号明細書(Hsich)および米国特許第6,254,645号明細書(Kellisら)には、リパーゼまたはポリエステラーゼを使用し、ポリエステル繊維を改質して、織物の湿潤性および吸収性を高める方法が記述されている。米国特許第6,350,607号明細書(Cooney,Jr.)には、ゴミ処理装置と組み合わせて、浸軟された食料廃棄物を処理するための酵素を使用することが述べられており、米国特許第5,464,766号明細書(Bruno)では、生活廃棄物および庭ゴミに使用される、細菌および酵素を含有する廃棄物処理用組成物が報告されている。   A second method for increasing the ease of hydrolysis is to treat the highly aromatic copolyester with a hydrolase before or after the copolyester enters the waste cycle. Many enzymes known in the art can degrade polymers containing hydrolyzable groups such as esters, amides and the like. US Pat. No. 6,255,451 (Koch et al.) Includes a cutinase from Humicola insolens and an Aspergillus niger, Mucor Miehei (Lipozyme 20,000 L), and a lipase from Candida antartica (lipase component B). A method for degrading a substrate polymer which is an aliphatic polyester, an aromatic polyester amide or a partially aromatic polyester urethane is described. US Pat. No. 6,066,494 (Hsich) and US Pat. No. 6,254,645 (Kellis et al.) Use lipase or polyesterase to modify polyester fibers to produce A method for increasing the wettability and absorbency of the is described. US Pat. No. 6,350,607 (Cooney, Jr.) describes the use of an enzyme for treating macerated food waste in combination with a waste disposal device; US Pat. No. 5,464,766 (Bruno) reports a waste treatment composition containing bacteria and enzymes for use in domestic waste and garden waste.

しかしながら、これらの報告のいずれも、酸の総含量を基準として60モル%を超える芳香族酸含有率を有する脂肪族−芳香族ポリマーの分解には関係がない。現在、一般的な廃棄物コンテクスト(waste context)において、特にコンポストにおいて、高芳香族コポリエステルを生物分解することができないにもかかわらず、生物分解の解決策を見いだすには、これらは正に、地方自治体のコンポスト化を実現可能な廃棄物プロセスにするために必要なことである。かかる解決策では、廃棄物を資源分別する必要がなく、商業的に価値のある肥料品質コンポストが提供される。さらに、かかる解決策によって、埋立地において廃棄された高芳香族化合物の分解率も加速されるだろう。   However, none of these reports is related to the degradation of aliphatic-aromatic polymers having an aromatic acid content of more than 60 mol%, based on the total acid content. In order to find a biodegradation solution in the current waste context, especially in compost, despite the inability to biodegrade highly aromatic copolyesters, these are just It is necessary to make the composting of local governments a feasible waste process. Such a solution eliminates the need for waste separation of resources and provides commercially valuable fertilizer quality compost. Furthermore, such a solution will also accelerate the degradation rate of highly aromatics discarded in landfills.

このように、解決すべき課題は、一般的なコンポスト化条件および他の廃棄物コンテクストにおける、酸の総含量を基準として60モル%を超える芳香族酸含有率を有する脂肪族−芳香族コポリエステルの生分解率を高める方法の開発である。提供される解決策は、コポリエステルが廃棄される前または後のいずれかに、生分解を開始かつ促進する、使い捨てコポリエステルの有効な酵素処理である。それとは異なり、解決策は、以前から非常にゆっくりと生物分解するとみなされている使い捨てコポリエステルの有効な酵素処理であり、その処理によって、生分解の最初の段階、つまりポリマー主鎖の加水分解が誘導および促進される。本発明の解決策は、60モル%を超える芳香族酸含有率を有するスルホン化コポリエステルの分解を促進するのに特に有用である。   Thus, the problem to be solved is an aliphatic-aromatic copolyester having an aromatic acid content of greater than 60 mole percent based on the total acid content in general composting conditions and other waste contexts. Is the development of a method to increase the biodegradation rate. The solution provided is an effective enzymatic treatment of the disposable copolyester that initiates and promotes biodegradation either before or after the copolyester is discarded. In contrast, the solution is an effective enzymatic treatment of disposable copolyesters that has long been regarded as biodegrading very slowly, which results in an initial stage of biodegradation, namely hydrolysis of the polymer backbone. Is induced and promoted. The solution of the present invention is particularly useful for promoting the degradation of sulfonated copolyesters having aromatic acid content greater than 60 mol%.

本発明は、微生物による脂肪族−芳香族コポリエステルの加水分解を高める方法を提供し、そのコポリエステルは、
少なくとも1種類の芳香族ジカルボン酸またはそのエステルと、
少なくとも1種類の脂肪族ジカルボン酸またはそのエステルと、
を含み、その芳香族酸は、コポリエステルにおけるジカルボン酸全体の60モル%を超え、約99モル%までを占め、
その方法は、水溶液中の少なくとも1種類の加水分解酵素をコポリエステルに接触させることを含む。かかるコポリエステルは、高芳香族コポリエステルまたは対象のコポリエステルとしても特定される。さらに具体的には、対象のコポリエステルは、コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、少なくとも1種類の芳香族ジカルボン酸またはエステルを少なくとも約61モル%〜約90モル%、または少なくとも約70モル%、または75モル%、または80モル%、約90モル%まで含み得る。
The present invention provides a method for enhancing hydrolysis of an aliphatic-aromatic copolyester by microorganisms, the copolyester comprising:
At least one aromatic dicarboxylic acid or ester thereof;
At least one aliphatic dicarboxylic acid or ester thereof;
And the aromatic acid comprises more than 60 mol% and up to about 99 mol% of the total dicarboxylic acid in the copolyester,
The method includes contacting the copolyester with at least one hydrolase in aqueous solution. Such copolyesters are also identified as highly aromatic copolyesters or subject copolyesters. More specifically, the subject copolyesters contain at least about 61 mol% to about 90 mol%, or at least about 70 mol% of at least one aromatic dicarboxylic acid or ester, based on the total dicarboxylic acid in the copolyester. Or 75 mol%, or 80 mol%, up to about 90 mol%.

一実施形態において、少なくとも1種類の芳香族ジカルボン酸またはエステルは、テレフタル酸、ジメチルテレフタレート、イソフタル酸、ジメチルイソフタレート、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジメチル−2,6−ジカルボン酸、ジメチル−2,6−ナフタレンおよびこれらの混合物からなる群から選択され、少なくとも1種類の脂肪族ジカルボン酸またはエステルは、コハク酸、コハク酸ジメチル、グルタル酸、グルタル酸ジメチル、2−メチルグルタル酸、3−メチルグルタル酸、アジピン酸、アジピン酸ジメチル、シュウ酸、シュウ酸ジメチル、マロン酸、マロン酸ジメチル、およびこれらの混合物からなる群から選択される。この実施形態において、コポリエステルは、コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、少なくとも1種類の脂肪族酸またはエステル約1モル%から約40モル%未満を含み得る。他の実施形態において、コポリエステルは、少なくとも1種類の脂肪族酸またはエステル約10モル%〜40モル%未満を含み得る。更なる実施形態において、コポリエステルは、少なくとも1種類の脂肪族酸またはエステル約20モル%〜40モル%未満を含み得る。これらの実施形態において、コポリエステルはさらに、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、ジ(エチレングリコール)、トリ(エチレングリコール)、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(アルキレンエーテル)グリコール、ポリ(プロピレンエーテル)グリコールおよびこれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも1種類のジオールを含み得る。他の実施形態において、コポリエステルは、デンプン、タンパク質、セルロース、ワックス、充填剤、ケイ酸塩充填剤、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアミドまたはこれらの混合物と合わせられる。   In one embodiment, the at least one aromatic dicarboxylic acid or ester is terephthalic acid, dimethyl terephthalate, isophthalic acid, dimethyl isophthalate, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, dimethyl-2,6-dicarboxylic acid, dimethyl-2. , 6-naphthalene and mixtures thereof, the at least one aliphatic dicarboxylic acid or ester is succinic acid, dimethyl succinate, glutaric acid, dimethyl glutarate, 2-methylglutaric acid, 3-methyl It is selected from the group consisting of glutaric acid, adipic acid, dimethyl adipate, oxalic acid, dimethyl oxalate, malonic acid, dimethyl malonate, and mixtures thereof. In this embodiment, the copolyester may comprise from about 1 mol% to less than about 40 mol% of at least one aliphatic acid or ester, based on the total dicarboxylic acid in the copolyester. In other embodiments, the copolyester may comprise from about 10 mol% to less than 40 mol% of at least one aliphatic acid or ester. In further embodiments, the copolyester may comprise about 20 mol% to less than 40 mol% of at least one aliphatic acid or ester. In these embodiments, the copolyester further comprises 1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, ethylene glycol, di (ethylene glycol), tri ( Ethylene glycol), poly (ethylene glycol), poly (alkylene ether) glycol, poly (propylene ether) glycol, and mixtures thereof may include at least one diol. In other embodiments, the copolyester is combined with starch, protein, cellulose, wax, filler, silicate filler, polylactic acid, polyhydroxyamide, or mixtures thereof.

また、コポリエステルは、コポリエステルにおけるジオール全体またはジカルボン酸全体を基準として、コポリエステル約0.1〜約10.0モル%を含むスルホン化化合物も含み得る。他の実施形態において、コポリエステルは、スルホン化化合物約0.1〜5.0モル%を含み得る。スルホン化化合物は、スルホン化モノもしくはジカルボン酸、またはそのエステルもしくは金属塩からなる群から選択される。スルホン化化合物はさらに、スルホコハク酸、3−スルホ安息香酸、4−スルホ安息香酸、5−スルホサリチル酸、スルホフタル酸、スルホテレフタル酸、および5−スルホイソフタル酸、またはそのエステルまたは塩からなる群から選択される。この実施形態において、スルホン化コポリエステルは、ジカルボン酸総含量を基準として、少なくとも1種類の脂肪族カルボン酸またはエステルを約1モル%〜約40モル%未満、他の実施形態では、約10モル%〜約40モル%未満含み;それはさらに、少なくとも1種類のジオールを含み得る。他の実施形態において、スルホン化コポリエステルは、少なくとも1種類の脂肪族カルボン酸またはエステルを約20モル%〜約40モル%未満含み得る。他の実施形態において、コポリエステルは、コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、グルタル酸ジメチル約17.5モル%、ジメチル5−スルホイソフタレート、ナトリウム塩約2モル%を含み、さらにポリ(エチレングリコール)約8重量%を含み得る。   The copolyester may also include a sulfonated compound comprising from about 0.1 to about 10.0 mole percent of the copolyester, based on the total diol or total dicarboxylic acid in the copolyester. In other embodiments, the copolyester may comprise about 0.1 to 5.0 mole percent of the sulfonated compound. The sulfonated compound is selected from the group consisting of sulfonated mono- or dicarboxylic acids, or esters or metal salts thereof. The sulfonated compound is further selected from the group consisting of sulfosuccinic acid, 3-sulfobenzoic acid, 4-sulfobenzoic acid, 5-sulfosalicylic acid, sulfophthalic acid, sulfoterephthalic acid, and 5-sulfoisophthalic acid, or esters or salts thereof. Is done. In this embodiment, the sulfonated copolyester comprises from about 1 mole percent to less than about 40 mole percent of at least one aliphatic carboxylic acid or ester, in other embodiments, from about 10 moles, based on the total dicarboxylic acid content. % To less than about 40 mol%; it may further comprise at least one diol. In other embodiments, the sulfonated copolyester can comprise from about 20 mole percent to less than about 40 mole percent of at least one aliphatic carboxylic acid or ester. In another embodiment, the copolyester comprises about 17.5 mol% dimethyl glutarate, about 2 mol% dimethyl 5-sulfoisophthalate, sodium salt based on the total dicarboxylic acid in the copolyester, and further comprises poly (ethylene Glycol) may comprise about 8% by weight.

その他の実施形態において、水溶液は、プロテアーゼ、リパーゼ、クチナーゼ、エステラーゼおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1種類の加水分解酵素約0.1〜約10重量%を含む。上記の実施形態のいずれかにおいて、少なくとも1種類の加水分解酵素はリパーゼを含む。   In other embodiments, the aqueous solution comprises about 0.1 to about 10% by weight of at least one hydrolase selected from the group consisting of proteases, lipases, cutinases, esterases, and combinations thereof. In any of the above embodiments, the at least one hydrolase comprises a lipase.

一実施形態において、微生物によるコポリエステルの分解前に、少なくとも1種類の加水分解酵素をコポリエステルに接触させる。他の実施形態において、固形廃棄物またはコンポストまたは廃水処理システムである廃棄物コンテクスト中にコポリエステルがある場合に、接触が行われる。対象のコポリエステルと少なくとも1種類の加水分解酵素との接触は、吹付け、塗装、コーティング、塗布、または混合によるものである。   In one embodiment, at least one hydrolase is contacted with the copolyester prior to degradation of the copolyester by the microorganism. In other embodiments, contact is made when the copolyester is in a waste context that is a solid waste or compost or wastewater treatment system. Contact of the subject copolyester with at least one hydrolase is by spraying, painting, coating, applying, or mixing.

本発明は、本出願をともに形成する図面および詳細な説明からより完全に理解することができる。   The present invention can be more fully understood from the drawings and detailed description together with which this application forms.

広い意味で、本発明は、脂肪族−芳香族コポリエステル廃棄物の生分解を促進する方法を提供する。具体的には、本発明は、加水分解酵素での処理によって、高芳香族コポリエステルの生分解率を高める方法を提供する。かかる処理によって、ポリマー主鎖の分解を増大することにより、高芳香族コポリエステルの生分解全体が促進される。特に有用な実施形態において、高脂肪族−芳香族コポリエステルは、スルホン化成分を含む。   In a broad sense, the present invention provides a method for promoting biodegradation of aliphatic-aromatic copolyester waste. Specifically, the present invention provides a method for increasing the biodegradation rate of a highly aromatic copolyester by treatment with a hydrolase. Such treatment promotes the overall biodegradation of the highly aromatic copolyester by increasing the degradation of the polymer backbone. In a particularly useful embodiment, the high aliphatic-aromatic copolyester includes a sulfonated component.

この開示内容において、多くの用語および略語が以下の定義に従って使用されており:
「高芳香族コポリエステル」とは、テレフタル酸など、ポリエステルの酸の総含量を基準として60モル%を超える芳香族二酸を含有する、脂肪族−芳香族ポリエステルを意味する。これらは、「対象のコポリエステル」とも呼ばれる。特に有用な高芳香族コポリエステルは、スルホン化成分を含む。
In this disclosure, a number of terms and abbreviations are used according to the following definitions:
By “high aromatic copolyester” is meant an aliphatic-aromatic polyester that contains more than 60 mol% aromatic diacid, such as terephthalic acid, based on the total acid content of the polyester. These are also referred to as “copolyesters of interest”. Particularly useful highly aromatic copolyesters include a sulfonated component.

「脂肪族−芳香族コポリエステル」とは、その脂肪族二酸構成単位の一部が芳香族二酸によって置換されているポリエステルを意味する。   The term “aliphatic-aromatic copolyester” means a polyester in which a part of the aliphatic diacid structural unit is substituted with an aromatic diacid.

「二酸含有率60モル%」とは、「ジカルボン酸含有率60モル%」を意味し、等しいとみなされる。また、「酸含有率60モル%」もまた、この説明と同様に「二酸含有率60モル%」を意味し、脂肪族−芳香族ポリエステルは、脂肪族ジカルボン酸および芳香族ジカルボン酸を含む。   “Diacid content 60 mol%” means “dicarboxylic acid content 60 mol%” and is considered equal. Also, “acid content 60 mol%” means “diacid content 60 mol%” as in this description, and the aliphatic-aromatic polyester contains an aliphatic dicarboxylic acid and an aromatic dicarboxylic acid. .

「酸の総含量」および「ジカルボン酸全体」は、等しく、脂肪族−芳香族コポリエステルにおける芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸の合計含量を意味する。   “Total acid content” and “total dicarboxylic acid” equally mean the total content of aromatic and aliphatic dicarboxylic acids in the aliphatic-aromatic copolyester.

「スルホン化コポリエステル」とは、構成モノマーのうちの1つとして5−スルホイソフタル酸誘導体を含有するポリエステルを意味する。   “Sulfonated copolyester” means a polyester containing a 5-sulfoisophthalic acid derivative as one of the constituent monomers.

「スルホン化脂肪族−芳香族コポリエステル」は、60モル%を超える芳香族ジカルボン酸、一般にテレフタル酸を含有し;40モル%未満の脂肪族ジカルボン酸、例えばグルタル酸、アジピン酸およびコハク酸を含有し;具体的には、ジメチル−5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩0.1〜3モル%である、5−スルホイソフタル酸などのスルホン化成分を0.1〜10モル%、任意に0.1モル%〜5.0モル%含有し;任意に、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、および1,4−ブタンジオールなどのジオールを含有する。   “Sulfonated aliphatic-aromatic copolyesters” contain more than 60 mol% aromatic dicarboxylic acids, generally terephthalic acid; less than 40 mol% aliphatic dicarboxylic acids such as glutaric acid, adipic acid and succinic acid. Specifically, 0.1 to 10 mol% of a sulfonated component such as 5-sulfoisophthalic acid, which is 0.1 to 3 mol% of dimethyl-5-sulfoisophthalic acid sodium salt, and optionally 0. From 1 mol% to 5.0 mol%; optionally, diols such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol.

「加水分解酵素」とは、限定されないが、プロテアーゼ、リパーゼ、クチナーゼおよびエステラーゼなどのヒドロラーゼの種類を意味する。これらの酵素は、ポリエステルの酵素加水分解などの様々な工業用途に有用であることが証明されている。   "Hydrolyzing enzyme" means a type of hydrolase such as, but not limited to, protease, lipase, cutinase and esterase. These enzymes have proven useful for a variety of industrial applications, such as enzymatic hydrolysis of polyesters.

「加水分解」とは、ポリマー分解での作用の主要なメカニズムを意味し、本明細書では、加水分解酵素によって仲介される加水分解を意味する。それは、加水分解酵素によって仲介される水の付加により、ポリマー主鎖からエステルおよびアミド結合が切断され、その結果、親(parent)カルボン酸基およびそれぞれの官能基、つまりエステルのためのヒドロキシル官能基(つまり、メタノールなどのアルコール)およびアミドのための適切なアミンが生じることを含む。これは、ポリマー主鎖の加水分解としても知られている。   “Hydrolysis” means the main mechanism of action in polymer degradation, and as used herein means hydrolysis mediated by hydrolase. It cleaves the ester and amide bonds from the polymer backbone by the addition of water mediated by hydrolase, resulting in the parent carboxylic acid group and the respective functional group, ie the hydroxyl function for the ester. (Ie alcohols such as methanol) and the generation of suitable amines for amides. This is also known as hydrolysis of the polymer backbone.

「リパーゼ」とは、エステル結合を加水分解することによる、脂肪酸のグリセロールおよび脂肪酸への加水分解を触媒する酵素を意味する。   “Lipase” means an enzyme that catalyzes the hydrolysis of fatty acids to glycerol and fatty acids by hydrolyzing ester bonds.

「クチナーゼ」とは、ヒドロキシおよびエポキシ脂肪酸で構成されるポリエステルである、クチン、高等植物由来の角皮ポリマーを分解する加水分解酵素を意味する。クチンの脂肪酸は通常、n−C16およびn−C18であり、1〜3個のヒドロキシル基を含有する。エステル結合がクチンにおいて優勢であるが、過酸化物架橋およびエーテル結合もまた存在し得る。 “Cutinase” means a hydrolase that degrades cuticle, a cuticle polymer derived from higher plants, which is a polyester composed of hydroxy and epoxy fatty acids. Kuching fatty acids are usually n-C 16 and n-C 18 and contain 1 to 3 hydroxyl groups. Although ester linkages predominate in cutin, peroxide bridges and ether linkages can also be present.

「エステラーゼ」および「ポリエステラーゼ」は、エステルの加水分解を触媒する酵素を指すために、同義で使用される。   “Esterase” and “polyesterase” are used interchangeably to refer to an enzyme that catalyzes the hydrolysis of an ester.

「プロテアーゼ」は、ペプチド結合の加水分解による、タンパク質の加水分解破壊を触媒する酵素を意味する。   “Protease” means an enzyme that catalyzes the hydrolytic breakdown of proteins by hydrolysis of peptide bonds.

「生分解性」または「分解性」とは、細菌または真菌類によって、環境に有害でない小さな成分に消化されるような、自然の生物学的プロセスによって化学的に分解することができるポリマーを説明するものである。   "Biodegradable" or "degradable" describes a polymer that can be chemically degraded by natural biological processes, such as being digested by bacteria or fungi into small components that are not harmful to the environment. To do.

「微生物作用による生分解」または「生分解」とは、廃棄物として廃棄されているコポリエステルを分解する2段階プロセスであると考えられるものを意味する。第1段階において、土壌の微生物によって分泌される加水分解酵素が、コポリエステルのポリマー主鎖をモノマーおよび/または小さな断片に分解する;第2段階において、第1段階と同じまたは異なる微生物が、モノマーを吸収し、断片を分解し、それらをバイオマス、バイオガスおよび浸出液へと異化する。   By “biodegradation by microbial action” or “biodegradation” is meant what is considered to be a two-step process of degrading copolyesters that are discarded as waste. In the first stage, a hydrolase secreted by soil microorganisms degrades the polymer backbone of the copolyester into monomers and / or small fragments; in the second stage, the same or different microorganisms as in the first stage To break down the fragments and catabolize them into biomass, biogas and leachate.

「生分解率/生分解性」とは、生分解が起こる速さ、速度または割合を意味する。これは、対象のコポリエステルが廃棄されている廃棄物コンテクストにおける、温度、湿度、空気への曝露等の条件に応じて異なる。種々の廃棄物コンテクストの中での生分解率の比較は一般に、順序的および相対的である。生分解は、特定の廃棄物条件および特定の廃棄物質量の特有の指標であることから、特定の廃棄物コンテクストに関する生分解の絶対率は、正確に計算することは難しい。   “Biodegradation rate / biodegradability” means the rate, rate or rate at which biodegradation occurs. This depends on conditions such as temperature, humidity, exposure to air, etc. in the waste context in which the target copolyester is discarded. Comparison of biodegradation rates among various waste contexts is generally sequential and relative. Because biodegradation is a specific indicator of specific waste conditions and specific waste quantities, the absolute rate of biodegradation for a specific waste context is difficult to calculate accurately.

「廃棄物コンテクスト」とは、コンポスト化、埋立地、固形廃棄物、廃水処理システム、腐敗タンクシステム、およびゴミ処理システムを意味し、かつ包含する。   “Waste context” means and encompasses composting, landfills, solid waste, wastewater treatment systems, septic tank systems, and refuse treatment systems.

「コンポスト化」とは、相対湿度nd00%で、または付近で、70℃以下、平均で55〜60℃付近の条件下にて、2週間から数ヶ月以上の範囲の期間、廃棄物を分解するプロセスを意味する。廃棄物は、低分子量断片および/またはモノマーに分解され続け、最終的に生物分解される、つまり微生物によって、バイオマス、バイオガス、および浸出液へと完全に代謝される。   “Composting” means decomposing waste at a relative humidity of nd00% or near 70 ° C. or less and an average of 55 to 60 ° C. for a period ranging from 2 weeks to several months or more. Means process. The waste continues to be broken down into low molecular weight fragments and / or monomers and eventually biodegraded, that is, completely metabolized by the microorganisms into biomass, biogas, and leachate.

「コンポストティー」とは、可溶性栄養素と、コンポスト材料を腐敗させた場合に生育することができる微生物の多様な混合物と、を含有するコンポストからの液体(水性)抽出物を意味する。   By “compost tea” is meant a liquid (aqueous) extract from compost containing soluble nutrients and a diverse mixture of microorganisms that can grow when the compost material is spoiled.

下水処理としても知られる「廃水処理システム」は、排水が水域に再び入る前、または土地に適用される、または再利用される前に、廃水をよみがえらせる多段階プロセスを含む。一般に、第1段階は、対象のコポリエステルを含む可能性があり、かつ一般に埋立地中に蓄積される固形ゴミを選別することを含む。その後の段階において、対象のコポリエステルも含有し得る、堆積した汚泥およびスカムを含有する固形有機廃棄物を消化タンク内で約1ヶ月間消化させる。選別された固形ゴミおよび消化タンク中の物質の両方に加水分解酵素を接触させることが企図される。   A “wastewater treatment system”, also known as sewage treatment, includes a multi-step process that regenerates wastewater before it enters the body of water again, or before it is applied to land or reused. In general, the first stage involves screening solid waste that may contain the target copolyester and generally accumulates in the landfill. At a later stage, solid organic waste containing accumulated sludge and scum, which may also contain the copolyester of interest, is digested in a digestion tank for about a month. It is contemplated to contact the hydrolytic enzyme with both the sorted solid waste and the material in the digestion tank.

「埋立地」とは、地下水および空気から隔離され、乾燥状態に保たれ、それによって、微生物作用によって廃棄物が分解されるのが防止され、その結果、廃棄物がゆっくりと分解する、固形廃棄物がその中に投棄される、プラスチックおよび/または粘土で裏当てされた特別な構造の固形廃棄物穴を意味する。埋立地は、一般に嫌気性環境における、比較的低い湿度での周囲空気または隣接する土壌の温度での固形廃棄物コンテクストである。   “Landfill” means a solid waste that is isolated from groundwater and air and kept dry, thereby preventing the decomposition of waste by microbial action, resulting in slow decomposition of waste It means a specially structured solid waste hole lined with plastic and / or clay into which the object is dumped. A landfill is a solid waste context at ambient air or relatively adjacent soil temperature at a relatively low humidity, typically in an anaerobic environment.

「接触(させる)」は「処理(する)」と等しく、加水分解酵素がポリマー主鎖の加水分解を開始することができるように、加水分解酵素をコポリエステルと接触させて設置することを意味する。「処理」とは、コポリエステルの使用および廃棄のサイクル中のいずれかの時点で加水分解酵素をコポリエステルと接触させることを意味し、かつ廃棄前のコポリエステルの「予備処理」および廃棄後の「後処理」の概念を包含する。「接触」は、吹付け、処理、その中またはその上への注入、混合、組み合わせること、塗装、コーティング、塗布、取り付け、およびそうでなければ加水分解酵素をコポリエステルと伝達することを含む。   “Contacting” is equivalent to “treating” and means placing the hydrolase in contact with the copolyester so that the hydrolase can initiate hydrolysis of the polymer backbone. To do. “Treatment” means contacting the hydrolase with the copolyester at any point during the copolyester use and disposal cycle, and “pretreatment” of the copolyester before disposal and after disposal. Includes the concept of “post-processing”. “Contacting” includes spraying, treating, pouring in or on, mixing, combining, painting, coating, applying, attaching, and otherwise transmitting hydrolase with the copolyester.

「他の生分解性化合物」とは、脂肪族−芳香族コポリエステルの他に、自然に、無害に、かつ高芳香族コポリエステルよりも比較的迅速に腐敗することができる物質を意味する。これらの物質としては、デンプン、タンパク質、セルロース、蜜ろう、モンタン酸エステルワックス、革、紙、織物、炭酸カルシウム、リン酸炭酸カルシウム、および二酸化チタンなどの充填剤、セルロース系充填剤、二酸化ケイ素などのケイ酸塩充填剤、生分解性接着剤、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアミドおよびこれらの混合物が挙げられる。   By “other biodegradable compounds” is meant, in addition to aliphatic-aromatic copolyesters, substances that can decay naturally, harmlessly, and relatively quickly than high aromatic copolyesters. These materials include starch, protein, cellulose, beeswax, montanic ester wax, leather, paper, textiles, fillers such as calcium carbonate, calcium phosphate, and titanium dioxide, cellulosic fillers, silicon dioxide, etc. Silicate fillers, biodegradable adhesives, polylactic acid, polyhydroxyamides and mixtures thereof.

他のすべての用語は、以下の辞書:WEBSTER’S THIRD NEW INTERNATIONAL DICTIONARY,UNABRIDGED(1993年),Merriam−Webster,Springfield,MA, and Lewis,RJ(2001年)HAWLEY’S CONDENSED CHEMICAL DICTIONARY,14th Ed,John Wiley & Sons,New York,NYを参照することによって定義される。
















All other terms can be found in the following dictionaries: WEBSTER'S THIRD NEW INTERNATIONAL DICTIONARY, UNABRIDGED (1993), Merriam-Webster, Springfield, MA, and LEWIDENY RID (2001) , John Wiley & Sons, New York, NY.
















略語

Figure 2008500424
Abbreviation
Figure 2008500424

本発明の方法により生物分解された脂肪族−芳香族コポリマーの構造
本発明の方法は、加水分解酵素触媒でポリマーを処理することによって、使い捨てポリマーの生分解率を増大する。ポリマーは、高温でそれを製品に形成することができる上に、気体遮断性および生分解性を示すことから、生地、容器および包装を含む、多種多様な工業製品を製造するために使用される。
Structure of Aliphatic-Aromatic Copolymers Biodegraded by the Method of the Invention The method of the invention increases the biodegradation rate of disposable polymers by treating the polymer with a hydrolase catalyst. Polymers are used to produce a wide variety of industrial products, including doughs, containers and packaging, because they can be formed into products at high temperatures and exhibit gas barrier and biodegradable properties. .

この方法に対して意味のあるポリマーは、二酸とジオールとの縮合から、またはヒドロキシ酸の重合から誘導される、鎖中のエステル基を含有するコポリエステルである。コポリエステルは、加水分解しやすい、つまり加水分解切断し易い、エステル、アミド、ウレタンなどの官能基を保持することから、生分解性ポリマーである。加水分解酵素により仲介されるこれらの官能基の加水分解によってポリマー主鎖が切断され、微生物が吸収し、次いでバイオマス、バイオガス(つまり、CO2)、および浸出液へと代謝することができる、モノマーの小さなポリマー断片が生成される。 A meaningful polymer for this process is a copolyester containing ester groups in the chain derived from the condensation of a diacid and a diol or from the polymerization of a hydroxy acid. Copolyester is a biodegradable polymer because it retains functional groups such as esters, amides, and urethanes that are easily hydrolyzed, that is, easily hydrolytically cleaved. Monomers that can cleave the polymer backbone by hydrolysis of these functional groups mediated by hydrolases, and can be absorbed by microorganisms and then metabolized into biomass, biogas (ie, CO 2 ), and leachate Small polymer fragments are produced.

脂肪族ポリエステルにおいて、二酸成分は主に、脂肪族酸であり;これらのポリマーは、微生物によって生成されるポリヒドロキシアルカノエート、またはポリカプロラクトンもしくはポリラクチドなどの合成ポリマーによって例示される。芳香族ポリエステルは、それにおける二酸成分がテレフタル酸などの芳香族酸またはそのエステルである、ポリエチレンテレフタレート(PET)またはポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリマーである。熱安定性、気体および液体透過性等のポリエステルの好ましい材料特性の多くは、ポリエステル中の芳香族モノマーの相対量に関連する。芳香族ポリエステルは、例えば使い捨てプラスチック飲料ボトルを構成する。テレフタル酸などの使用される芳香族酸は、ポリマー主鎖を加水分解に対して抵抗性にすることから、これらは一般に、生物分解するのは難しい、または不可能であると考えられる。   In aliphatic polyesters, the diacid component is primarily an aliphatic acid; these polymers are exemplified by polyhydroxyalkanoates produced by microorganisms, or synthetic polymers such as polycaprolactone or polylactide. Aromatic polyesters are polymers such as polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT) in which the diacid component is an aromatic acid such as terephthalic acid or an ester thereof. Many of the preferred material properties of polyesters, such as thermal stability, gas and liquid permeability, are related to the relative amount of aromatic monomers in the polyester. The aromatic polyester constitutes a disposable plastic beverage bottle, for example. Since aromatic acids used, such as terephthalic acid, make the polymer backbone resistant to hydrolysis, they are generally considered difficult or impossible to biodegrade.

加水分解は、水の分子を付加することによって、分子が2つに切断されるプロセスである。このプロセスは、化学的および酵素的のどちらでも行うことができる。エステル結合を切断することを含む加水分解反応において、一方の加水分解生成物は、ヒドロキシル官能基を含有し、もう一方の加水分解生成物は、カルボン酸官能基を含有する。アミドは、親カルボン酸および相当するアミンに加水分解する。   Hydrolysis is a process in which molecules are broken into two by adding water molecules. This process can be performed both chemically and enzymatically. In a hydrolysis reaction involving cleavage of an ester bond, one hydrolysis product contains a hydroxyl functional group and the other hydrolysis product contains a carboxylic acid functional group. Amides hydrolyze to the parent carboxylic acid and the corresponding amine.

脂肪族−芳香族コポリエステルは、芳香族二酸、例えばテレフタル酸またはそのエステル誘導体、および一般に直鎖状の、長さC2〜C10のポリアルキレン基である脂肪族二酸の混合物から誘導される。Mullerら(上記)は、酸の総含量を基準として二酸として60モル%を超えるテレフタル酸を含有する脂肪族−芳香族コポリエステルは本質的に非生分解性であり(または、少なくとも分解するのが非常に遅い)、したがってコンポスト化不可能とみなされると報告している。 Aliphatic - aromatic copolyesters, aromatic diacids derived, for example, terephthalic acid or an ester derivative thereof, and generally linear, of a mixture of aliphatic diacids are polyalkylene group length C 2 -C 10 Is done. Muller et al. (Supra) are essentially non-biodegradable (or at least degrade) aliphatic-aromatic copolyesters containing more than 60 mole% terephthalic acid as diacid, based on the total acid content. Are very slow) and are therefore considered noncompostable.

酸の総含量を基準として60モル%を超えるテレフタル酸を含有する脂肪族−芳香族コポリエステルと、スルホネートラジカル0.1〜10モル%も有する脂肪族−芳香族コポリエステル(参照により本明細書に援用される、米国特許第5,097,004号明細書(Gallagher)、および米国特許第6,368,710号明細書(Hayes)参照)は、それに取り組むように本発明の方法が設計されるコポリエステルである。これらのコポリエステルが生分解性であると報告されているとしても、一般にその生分解率を高める必要がある。本発明の方法の技術的な解決策は、廃棄前または後のいずれかにスルホン化コポリエステルを加水分解酵素と接触させて、ポリエステル主鎖の加水分解率を高めることである。このようにして、これらのコポリエステルの生分解率は、コンポスト設備、固形廃棄物設備、および廃水処理システムなどの様々な廃棄物コンテクストにおいて高められる。   Aliphatic-aromatic copolyesters containing more than 60 mol% terephthalic acid, based on the total acid content, and aliphatic-aromatic copolyesters also having sulfonate radicals of 0.1-10 mol% (hereby incorporated by reference U.S. Pat. No. 5,097,004 (Galllagher) and U.S. Pat. No. 6,368,710 (Hayes)) are designed to address that. Copolyester. Even though these copolyesters are reported to be biodegradable, it is generally necessary to increase their biodegradability. The technical solution of the method of the present invention is to contact the sulfonated copolyester with a hydrolase either before or after disposal to increase the hydrolysis rate of the polyester backbone. In this way, the biodegradability of these copolyesters is enhanced in various waste contexts such as composting facilities, solid waste facilities, and wastewater treatment systems.

脂肪族ジカルボン酸成分としては、非置換、置換、直鎖状、および分岐状、脂肪族ジカルボン酸、および炭素原子2〜36個を有する脂肪族ジカルボン酸の低級アルキルエステルが挙げられる。脂肪族ジカルボン酸成分の具体的な例としては、シュウ酸、シュウ酸ジメチル、マロン酸、マロン酸ジメチル、コハク酸、コハク酸ジメチル、メチルコハク酸、グルタル酸、グルタル酸ジメチル、2−メチルグルタル酸、3−メチルグルタル酸、アジピン酸、アジピン酸ジメチル、3−メチルアジピン酸、2,2,5,5−テトラメチルヘキサン二酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、アゼライン酸ジメチル、セバシン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、ウンデカン二酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、ヘキサデカン二酸、ドコサン二酸、テトラコサン二酸、二量体酸、およびこれらの混合物が挙げられる。以下のコハク酸、コハク酸ジメチル、グルタル酸、グルタル酸ジメチル、アジピン酸、アジピン酸ジメチルおよびこれらの混合物が特に有用である。しかしながら、これらの一覧は、包括的な意味ではなく、当技術分野で公知の脂肪族ジカルボン酸成分も本発明の方法において有用であり得る。   Aliphatic dicarboxylic acid components include unsubstituted, substituted, linear and branched, aliphatic dicarboxylic acids, and lower alkyl esters of aliphatic dicarboxylic acids having 2 to 36 carbon atoms. Specific examples of the aliphatic dicarboxylic acid component include oxalic acid, dimethyl oxalate, malonic acid, dimethyl malonate, succinic acid, dimethyl succinate, methyl succinic acid, glutaric acid, dimethyl glutarate, 2-methylglutaric acid, 3-methylglutaric acid, adipic acid, dimethyl adipate, 3-methyladipic acid, 2,2,5,5-tetramethylhexanedioic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, dimethyl azelate, sebacic acid, 1 , 11-undecanedicarboxylic acid, 1,10-decanedicarboxylic acid, undecanedioic acid, 1,12-dodecanedicarboxylic acid, hexadecanedioic acid, docosanedioic acid, tetracosanedioic acid, dimer acid, and mixtures thereof It is done. The following succinic acid, dimethyl succinate, glutaric acid, dimethyl glutarate, adipic acid, dimethyl adipate and mixtures thereof are particularly useful. However, these lists are not exhaustive and aliphatic dicarboxylic acid components known in the art may also be useful in the methods of the present invention.

芳香族ジカルボン酸成分としては、非置換および置換芳香族ジカルボン酸および炭素原子8〜20個を有する芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステルが挙げられる。望ましい二酸成分の例としては、テレフタレート、イソフタレート、ナフタレンおよびジベンゾエートから誘導される成分が挙げられる。芳香族ジカルボン酸成分の具体的な例としては、テレフタル酸、ジメチルテレフタレート、イソフタル酸、ジメチルイソフタレート、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジメチル−2,6−ナフタレン、2,7−ナフタレンジカルボン酸、ジメチル−2,7−ナフタレン、3,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジメチル−3,4’ジフェニルエーテルジカルボキシレート、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジメチル−4,4’−ジフェニルエーテルジカルボキシレート、3,4’−ジフェニルスルフィドジカルボン酸、ジメチル−3,4’−ジフェニルスルフィドジカルボキシレート、4,4’−ジフェニルスルフィドジカルボン酸、ジメチル−4,4’−ジフェニルスルフィドジカルボキシレート、3,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジメチル−3,4’−ジフェニルスルホンジカルボキシレート、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジメチル−4,4’−ジフェニルスルホンジカルボキシレート、3,4’−ベンゾフェノンジカルボン酸、ジメチル−3,4’−ベンゾフェノンジカルボキシレート、4,4’−ベンゾフェノンジカルボン酸、ジメチル−4,4’−ベンゾフェノンジカルボキシレート、1,4−ナフタレンジカルボン酸、ジメチル−1,4−ナフタレン、4,4’−メチレンビス(安息香酸)、ジメチル−4,4’−メチレンビス(ベンゾエート)、およびこれらの混合物が挙げられる。以下の芳香族ジカルボン酸成分:テレフタル酸、ジメチルテレフタレート、イソフタル酸、ジメチルイソフタレート、2、6−ナフタレンジカルボン酸、ジメチル−2,6−ナフタレン、およびこれらの混合物が特に有用である。しかしながら、これらの一覧は、包括的な意味ではなく、当技術分野で公知の芳香族ジカルボン酸成分も本発明の方法において有用であり得る。   Aromatic dicarboxylic acid components include unsubstituted and substituted aromatic dicarboxylic acids and lower alkyl esters of aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of desirable diacid components include those derived from terephthalate, isophthalate, naphthalene and dibenzoate. Specific examples of the aromatic dicarboxylic acid component include terephthalic acid, dimethyl terephthalate, isophthalic acid, dimethyl isophthalate, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, dimethyl-2,6-naphthalene, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, Dimethyl-2,7-naphthalene, 3,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid, dimethyl-3,4'diphenyl ether dicarboxylate, 4,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid, dimethyl-4,4'-diphenyl ether dicarboxylate, 3, , 4'-diphenyl sulfide dicarboxylic acid, dimethyl-3,4'-diphenyl sulfide dicarboxylate, 4,4'-diphenyl sulfide dicarboxylic acid, dimethyl-4,4'-diphenyl sulfide dicarboxylate, 3,4'- Zife Sulfone dicarboxylic acid, dimethyl-3,4'-diphenyl sulfone dicarboxylate, 4,4'-diphenyl sulfone dicarboxylic acid, dimethyl-4,4'-diphenyl sulfone dicarboxylate, 3,4'-benzophenone dicarboxylic acid, Dimethyl-3,4'-benzophenone dicarboxylate, 4,4'-benzophenone dicarboxylic acid, dimethyl-4,4'-benzophenone dicarboxylate, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, dimethyl-1,4-naphthalene, 4 4,4'-methylenebis (benzoic acid), dimethyl-4,4'-methylenebis (benzoate), and mixtures thereof. The following aromatic dicarboxylic acid components are particularly useful: terephthalic acid, dimethyl terephthalate, isophthalic acid, dimethyl isophthalate, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, dimethyl-2,6-naphthalene, and mixtures thereof. However, these lists are not exhaustive and aromatic dicarboxylic acid components known in the art may also be useful in the methods of the present invention.

スルホン化脂肪族−芳香族コポリエステルが当技術分野で報告されている。C2〜C12脂肪族二酸5〜約40モル%、ジ(エチレングリコール)およびトリ(エチレングリコール)1〜30モル%からなるコンポスト化可能な脂肪族−芳香族コポリエステルであって、その残りの酸成分の少なくとも85モル%がテレフタル酸であり、そのグリコール成分の残りがエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、および1,4−ブタンジオールからなる群から選択され、コポリエステルの0.1〜2.5モル%が、アルカリ性またはアルカリ金属スルホ基を含む部位で構成される、コポリエステルを記載している米国特許第5,171,308号明細書(Gallagherら);ヘキサヒドロテレフタル酸10〜40モル%、アルカリ性/アルカリ金属スルホ基を有する成分0.1〜2.5モル%を含むスルホン化脂肪族−芳香族コポリエステルを記載している米国特許第5,171,309号明細書(Gallagherら);デンプンと、20モル%までのジ(エチレングリコール)、アルカリ金属またはアルカリ土類金属スルホ基0.1〜15モル%、アジピン酸またはグルタル酸、エチレングリコールなどの脂肪族二酸10〜40モル%、テレフタル酸45〜89.9モル%を有する脂肪族−芳香族コポリエステルと、のブレンドを含むコンポスト化可能な生成物を記載している米国特許第5,219,646号明細書(Gallagherら);ヒドロキシ酸から誘導されたポリエステル0〜0.4モル分率をさらに有する米国特許第5,171,309号明細書の組成のコポリエステルを記載している米国特許第5,295,985号明細書(Romesserら);スルホネート化合物0〜5モル%を含有し得る生分解性脂肪族−芳香族コポリエステルを記載している米国特許第6,018,004号明細書および米国特許第6,297,347号明細書(Warzelhanら);ジカルボン酸全体を基準としてスルホン化化合物約0.1〜約10モル%、およびイソソルビドを有するスルホン化コポリエステルを記載している米国特許第6,368,710号明細書(Hayes)を参照されたい。   Sulfonated aliphatic-aromatic copolyesters have been reported in the art. A compostable aliphatic-aromatic copolyester consisting of 5 to about 40 mole percent C2-C12 aliphatic diacid, 1 to 30 mole percent di (ethylene glycol) and tri (ethylene glycol), the remainder At least 85 mol% of the acid component is terephthalic acid, and the remainder of the glycol component is selected from the group consisting of ethylene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol; US Pat. No. 5,171,308 (Gallerger et al.) Describing copolyesters, wherein 2.5 mol% is composed of sites containing alkaline or alkali metal sulfo groups; Sulfo containing 40 mol%, 0.1 to 2.5 mol% of the component having an alkali / alkali metal sulfo group U.S. Pat. No. 5,171,309 (Galllagher et al.) Describing activated aliphatic-aromatic copolyesters; starch and up to 20 mol% di (ethylene glycol), alkali metal or alkaline earth metal An aliphatic-aromatic copolyester having 0.1 to 15 mol% sulfo groups, 10 to 40 mol% aliphatic diacids such as adipic acid or glutaric acid, ethylene glycol, and 45 to 89.9 mol% terephthalic acid; US Pat. No. 5,219,646 (Galllagher et al.) Describing a compostable product comprising a blend of: a US further having a 0-0.4 mole fraction of polyester derived from a hydroxy acid U.S. Pat. No. 5,295,985 describing a copolyester having the composition of US Pat. No. 5,171,309 (Romesser et al.); US Pat. No. 6,018,004 and US Pat. No. 6,297 which describe biodegradable aliphatic-aromatic copolyesters which may contain 0-5 mol% of sulfonate compounds. 347 (Warzelhan et al.); US Pat. No. 6,368,710 describing sulfonated copolyesters having about 0.1 to about 10 mole percent sulfonated compounds and isosorbide based on the total dicarboxylic acid. See the specification (Hayes).

本発明のスルホン化組成物は、二酸総含量を基準として1〜40モル%未満の脂肪族ジカルボン酸成分を含有すべきである。他の実施形態において、スルホン化コポリエステル脂肪族ジカルボン酸成分は、二酸総含量を基準として約10〜40モル%未満である。その他の実施形態において、スルホン化コポリエステル脂肪族酸成分は、約20〜40モル%未満である。脂肪族スルホネート成分の一例は、スルホコハク酸の金属塩を含む。本発明のスルホン化組成物は、二酸総含量を基準として、60モル%を超え、99モル%までの芳香族ジカルボン酸成分を含有すべきである。他の実施形態において、芳香族酸成分は、二酸総含量を基準として60モル%を超え、約90モル%までである。その他の実施形態において、芳香族酸成分は、二酸総含量を基準として、70〜90モル%、任意に80〜90モル%である。末端基として有用な芳香族スルホネート成分の例としては、3−スルホ安息香酸、4−スルホ安息香酸、5−スルホサリチル酸の金属塩が挙げられる。   The sulfonated composition of the present invention should contain less than 1 to 40 mol% of the aliphatic dicarboxylic acid component based on the total diacid content. In other embodiments, the sulfonated copolyester aliphatic dicarboxylic acid component is less than about 10-40 mol% based on the total diacid content. In other embodiments, the sulfonated copolyester aliphatic acid component is less than about 20-40 mol%. An example of an aliphatic sulfonate component includes a metal salt of sulfosuccinic acid. The sulfonated composition of the present invention should contain more than 60 mol% and up to 99 mol% aromatic dicarboxylic acid component, based on the total diacid content. In other embodiments, the aromatic acid component is greater than 60 mole percent and up to about 90 mole percent based on the total diacid content. In other embodiments, the aromatic acid component is 70-90 mol%, optionally 80-90 mol%, based on the total diacid content. Examples of aromatic sulfonate components useful as end groups include metal salts of 3-sulfobenzoic acid, 4-sulfobenzoic acid, and 5-sulfosalicylic acid.

有用なスルホネート成分は、それにおけるスルホン酸塩基が芳香族ジカルボン酸に結合し、その芳香族核がベンゼン、ナフタレン、ジフェニル、オキシジフェニル、スルホニルジフェニル、メチレンジフェニル等であり得る、スルホネート成分である。有用なスルホネートモノマーは、スルホネート置換フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸の残基を含む。特に有用なスルホネート成分は、5−スルホイソフタル酸の金属塩または5−スルホイソフタレートの低級アルキルエステルである。その金属塩は、一価または多価アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、または他の金属イオン等である。アルカリ金属イオンは、ナトリウム、カリウムまたはリチウムであり、マグネシウムなどのアルカリ土類金属もまた有用である。他の有用な金属イオンとしては、亜鉛、コバルトまたは鉄などの遷移金属イオンが挙げられる。一実施形態において、スルホ基含有成分は、スルホン化コポリエステル組成物の約0.1モル%〜約10モル%である。スルホ基含有成分が、本発明のスルホン化コポリエステル内での組み込みレベル0.1〜5.0モル%である場合には、本発明の方法は特に有用である。   Useful sulfonate components are sulfonate components in which the sulfonate group is bonded to an aromatic dicarboxylic acid and the aromatic nucleus can be benzene, naphthalene, diphenyl, oxydiphenyl, sulfonyldiphenyl, methylenediphenyl, and the like. Useful sulfonate monomers include residues of sulfonate substituted phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid. Particularly useful sulfonate components are metal salts of 5-sulfoisophthalic acid or lower alkyl esters of 5-sulfoisophthalate. The metal salt is a monovalent or polyvalent alkali metal ion, alkaline earth metal ion, or other metal ion. The alkali metal ion is sodium, potassium or lithium, and alkaline earth metals such as magnesium are also useful. Other useful metal ions include transition metal ions such as zinc, cobalt or iron. In one embodiment, the sulfo group-containing component is about 0.1 mol% to about 10 mol% of the sulfonated copolyester composition. The process of the present invention is particularly useful when the sulfo group-containing component is at a level of incorporation of 0.1 to 5.0 mole percent within the sulfonated copolyester of the present invention.

本発明の実施に有用なジオール成分としては、炭素原子2〜12個を含有するグリコール、炭素原子4〜12個を含有するグリコールエーテル、構造式HO(AO)nH(式中、Aは、炭素原子2〜6個を含有するアルキレン基であり、nは、2〜400の整数である)を有するポリエーテルグリコールが挙げられる。一般に、かかるポリエーテルグリコールは、分子量約400〜4000を有する。グリコールは通常、炭素原子2〜8個を含有するが、一般に炭素原子4〜8個を含有する。ジオール成分として使用することができるグリコールの代表的ないくつかの例としては、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、ジ(エチレングリコール)、トリ(エチレングリコール)、ポリ(エチレン)グリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル2−イソブチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンメタノール、1,4−シクロヘキサンメタノール、2,2,4,4,−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、イソソルビド、ポリ(アルキレンエーテル)グリコール、ポリ(プロピレンエーテル)グリコール等が挙げられる。 Diol components useful in the practice of the present invention include glycols containing 2 to 12 carbon atoms, glycol ethers containing 4 to 12 carbon atoms, structural formula HO (AO) n H ( where A is Polyether glycol having 2 to 6 carbon atoms and n is an integer of 2 to 400). In general, such polyether glycols have a molecular weight of about 400-4000. Glycols usually contain 2 to 8 carbon atoms but generally contain 4 to 8 carbon atoms. Some representative examples of glycols that can be used as the diol component include 1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, ethylene glycol , Di (ethylene glycol), tri (ethylene glycol), poly (ethylene) glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 2,2- Dimethyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 2-ethyl 2-isobutyl-1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentane Diol, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol, 1,3-cyclohexanemethanol, , 4-cyclohexane methanol, 2,2,4,4, - tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, isosorbide, poly (alkylene ether) glycol, poly (propylene ether) glycol, and the like.

他の生分解性化合物を脂肪族−芳香族コポリエステルと合わせることができる。これらの化合物としては、デンプン、タンパク質、セルロース、蜜ろう、モンタン酸エステルワックス、革、紙、織物、炭酸カルシウム、リン酸炭酸カルシウム、および二酸化チタンなどの充填剤、セルロース系充填剤、二酸化ケイ素などのケイ酸塩充填剤、生分解性接着剤、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアミドおよびこれらの混合物が挙げられる。   Other biodegradable compounds can be combined with the aliphatic-aromatic copolyester. These compounds include starch, protein, cellulose, beeswax, montanic ester wax, leather, paper, fabric, fillers such as calcium carbonate, calcium phosphate, and titanium dioxide, cellulosic fillers, silicon dioxide, etc. Silicate fillers, biodegradable adhesives, polylactic acid, polyhydroxyamides and mixtures thereof.

本発明の方法の一実施形態において、芳香族酸は、コポリエステルの酸の総含量の60モル%を超え、99モル%までを占める。他の実施形態において、芳香族酸は、コポリエステルの酸の総含量の61モル%から約90モル%までを占める。他の実施形態において、芳香族酸は、コポリエステルの酸の総含量の少なくとも70モル%から約90モル%までを占める。その他の実施形態において、芳香族酸は、コポリエステルの酸の総含量の少なくとも80モル%から約90モル%までを占める。さらに他の実施形態では、芳香族酸は、酸の総含量の少なくとも90モル%から約99モル%までを占める。他の実施形態において、芳香族酸は、コポリエステルの二酸総含量の少なくとも95モル%から約99モル%までを占める。更なる実施形態において、芳香族酸は、コポリエステルの二酸総含量の少なくとも97モル%から約99モル%までを占める。   In one embodiment of the method of the present invention, the aromatic acid comprises more than 60 mol% and up to 99 mol% of the total acid content of the copolyester. In other embodiments, the aromatic acid comprises from 61 mole percent to about 90 mole percent of the total acid content of the copolyester. In other embodiments, the aromatic acid comprises at least 70 mole percent to about 90 mole percent of the total acid content of the copolyester. In other embodiments, the aromatic acid comprises at least 80 mole percent to about 90 mole percent of the total acid content of the copolyester. In still other embodiments, the aromatic acid comprises at least 90 mole percent to about 99 mole percent of the total acid content. In other embodiments, the aromatic acid comprises at least 95 mole percent to about 99 mole percent of the total diacid content of the copolyester. In a further embodiment, the aromatic acid comprises at least 97 mole percent to about 99 mole percent of the total diacid content of the copolyester.

本発明の方法に特に重要なのは、2種類の生分解性コポリエステル、「ポリマーA」および「ポリマーB」である。ポリマーAは、DBE−5 17.5モル%(グルタル酸ジメチル,CAS#1119−40−0,酸全体100モル%を基準として)、DRL−6 2モル%(ジメチル5−スルホイソフタレート,ナトリウム塩,CAS#3965−55−7)と共にポリ(エチレンテレフタレート)を含む、スルホン化脂肪族−芳香族ポリマーである。ポリマーBは、DBE−5 17.5モル%(グルタル酸ジメチル,CAS#1119−40−0、酸全体100モル%を基準として)、DRL−6 2モル%(ジメチル5−スルホイソフタレート、ナトリウム塩、CAS#3965−55−7)およびポリ(エチレングリコール)(1000MW,bop)8重量%と共に、ポリ(エチレンテレフタレート)を含む、スルホン化脂肪族−芳香族ポリマーである。ポリマーは、粒子、フィルムとして存在するか、またはラミネートされる。   Of particular importance to the process of the present invention are two types of biodegradable copolyesters, “Polymer A” and “Polymer B”. Polymer A consists of 17.5 mol% DBE-5 (dimethyl glutarate, CAS # 1119-40-0, based on 100 mol% total acid), 2 mol% DRL-6 (dimethyl 5-sulfoisophthalate, sodium A sulfonated aliphatic-aromatic polymer comprising poly (ethylene terephthalate) together with a salt, CAS # 3965-55-7). Polymer B consists of 17.5 mol% DBE-5 (dimethyl glutarate, CAS # 1119-40-0, based on 100 mol% total acid), 2 mol% DRL-6 (dimethyl 5-sulfoisophthalate, sodium A sulfonated aliphatic-aromatic polymer comprising poly (ethylene terephthalate) together with 8% by weight of salt, CAS # 3965-55-7) and poly (ethylene glycol) (1000 MW, bop). The polymer is present as particles, films or laminated.

生分解のプロセス
以下の:テレフタル酸(省略形T):エチレングリコール(省略形2G)または他の低級アルキレングリコール(3Gまたは4Gなど);ポリエチレンエーテルラジカル(略語DEGまたはTEG);指示される分子量(PAG)のC2−C4ポリアルキレンエーテルグリコールラジカル;および約0.1〜5.0モル%の量の5−スルホイソフタル酸(省略形5SI)などのスルホ誘導体の金属塩;から誘導される脂肪族−芳香族コポリエステルは、コンポストを典型的に表す、高湿度および温度の条件にかけられると分解し始める。Mullerら(上記)における表1では、芳香族コポリエステルにおける脂肪族成分を調べている。
Process of biodegradation The following: terephthalic acid (abbreviated T): ethylene glycol (abbreviated 2G) or other lower alkylene glycol (such as 3G or 4G); polyethylene ether radical (abbreviated DEG or TEG); indicated molecular weight ( derived from; metal salt of a sulfonated derivative of such and about 0.1 to 5.0 mole% of the amount of 5-sulfoisophthalic acid (abbreviation 5SI); C 2 -C 4 polyalkylene ether glycol radicals PAG) Aliphatic-aromatic copolyesters begin to degrade when subjected to high humidity and temperature conditions typically representing compost. Table 1 in Muller et al. (Above) examines the aliphatic component in aromatic copolyesters.

コンポスト化における生分解は、2段階プロセスであると考えられる。第1段階では、一般に、加水分解酵素を分泌する、コンポスト中に存在する微生物による加水分解酵素が固形廃棄物に適用される。コンポスト化条件下で認められる加水分解酵素の分泌率および全体量は、脂肪族−芳香族コポリエステルを完全に生分解するには非常に低い。ポリエステル主鎖の加水分解は、コンポスト化中の律速段階と認識される。外因的に供給された加水分解酵素は、芳香族−脂肪族コポリエステルの生分解率を大幅に増大する。酵素の量が多くなると、高濃度の対象コポリエステルが低分子量化合物および/またはモノマーへと加水分解される。次いで、低分子量化合物/モノマーを代謝することができる微生物は、これらをバイオマス、バイオガス、および浸出液へと異化する。異化する微生物は、酵素を分泌する微生物と同一または異なる。ポリマー主鎖の分解から生じる低分子量化合物/モノマーのバルクは、テレフタル酸、脂肪族酸、ヒドロキシ酸、およびグリコールを含む。   Biodegradation in composting is considered to be a two-stage process. In the first stage, a hydrolase from microorganisms present in compost, which secretes a hydrolase, is generally applied to solid waste. The secretion rate and overall amount of hydrolase observed under composting conditions is very low for complete biodegradation of aliphatic-aromatic copolyesters. Hydrolysis of the polyester backbone is recognized as the rate-limiting step during composting. Exogenously supplied hydrolase greatly increases the biodegradation rate of aromatic-aliphatic copolyesters. As the amount of enzyme increases, a high concentration of the target copolyester is hydrolyzed to low molecular weight compounds and / or monomers. Microorganisms that can metabolize low molecular weight compounds / monomers then catabolize them into biomass, biogas, and leachate. The microorganism that catabolizes is the same or different from the microorganism that secretes the enzyme. The low molecular weight compound / monomer bulk resulting from degradation of the polymer backbone includes terephthalic acid, aliphatic acids, hydroxy acids, and glycols.

様々な微生物がコンポスト化プロセスにおいて使用される。例えば、テレフタル酸を異化する微生物が報告されている。Bramucciら、Appl Microbiol Biotechnol,58:255〜259頁(2002年);米国特許第6,187,569号明細書および米国特許第6,461,840号明細書(Bramucciら);Junker,F.and Cook,A.,Appl Environ Microbiol,63:2403〜2410頁(1997年)を参照のこと。本発明の方法では、加水分解酵素を産生し、かつ完全な生分解をもたらすために、加水分解から生じる低分子量化合物を異化する、微生物の使用を企図する。加水分解酵素活性を増大し、かつ/または得られた低分子量化合物を代謝する能力を高めるために、微生物を遺伝子操作することがさらに企図される。コンポスト化環境から通常単離される生物の多くが多少好熱性であり、かつ温度55〜60℃で固形廃棄物を効率的に分解することから、本発明の方法は、標準的なコンポスト化条件で固形廃棄物を最適に成長させ、分解するために、微生物触媒の遺伝子操作も企図する。   Various microorganisms are used in the composting process. For example, microorganisms that catabolize terephthalic acid have been reported. Bramucci et al., Appl Microbiol Biotechnol, 58: 255-259 (2002); US Pat. No. 6,187,569 and US Pat. No. 6,461,840 (Bramucci et al.); Junker, F .; and Cook, A.A. , Appl Environ Microbiol, 63: 2403-2410 (1997). The method of the present invention contemplates the use of microorganisms that catabolize low molecular weight compounds resulting from hydrolysis to produce hydrolase and provide complete biodegradation. It is further contemplated to engineer the microorganism to increase hydrolase activity and / or increase the ability to metabolize the resulting low molecular weight compound. Since many of the organisms normally isolated from the composting environment are somewhat thermophilic and efficiently decompose solid waste at temperatures of 55-60 ° C., the process of the present invention is performed at standard composting conditions. In order to optimally grow and decompose solid waste, genetic manipulation of microbial catalysts is also contemplated.

一方、コンポスト化は、埋立地中への固形廃棄物の堆積である。従来の埋立地、または「乾燥したゴミの墓穴(dry tomb)」埋立地は、その中で固形廃棄物が、地下水、空気および雨から隔離される、土壌中に、または土壌の上に作られた綿密に設計された構造である。その温度は、周囲の土壌または周囲空気の温度であり、湿度は低く、条件は一般に嫌気性であり、それによって、微生物作用による分解が防止され、コンポストでの数ヶ月または数年ではなく、何十年、さらにはそれ以上の年月にわたって比較的ゆっくりと分解される。それとは多少異なり、バイオリアクター埋立地は、コンポスト化におけるプロセスと同様な微生物分解プロセスを強化する液体および空気を加えることによって、固形廃棄物をより迅速に変換かつ分解するように機能する。   On the other hand, composting is the accumulation of solid waste in landfills. Traditional landfills, or “dry tomb” landfills, are made in or on soil, where solid waste is isolated from groundwater, air and rain It is a carefully designed structure. Its temperature is that of the surrounding soil or ambient air, the humidity is low, the conditions are generally anaerobic, thereby preventing degradation by microbial action, not months or years in compost, Decomposes relatively slowly over decades and even longer. Unlike that, bioreactor landfills function to convert and decompose solid waste more quickly by adding liquids and air that enhance microbial degradation processes similar to those in composting.

下水としても知られる排水において、処理システム、一般的処理プロセスは、処理プラントに住宅からの下水をポンプで汲み上げることを含む。プラントに入る廃水は最初に、おむつ、飲料ボトル、フィルムおよび他のコポリエステル製品、砂、砂利、泥、食物等の固形ゴミの選別にかけられ、次いで埋立地に送られる。次いで、廃水をエアレーションし、溶解しているガスを除去し、その廃水は、そのタンクのそれぞれが2つのセクションに分かれている、一連のタンクに入る。最初のセクションはエアレーション用であり;廃水に空気を通気し、それはグリット、つまりコポリエステル物質を含み得る、小さな高濃度粒子を沈降させる助けとなる。グリットをポンプでタンクから出し、選別された固形ゴミのように、埋立地に運ばれる。エアレーション後、水が第2または沈降セクションに入り、そのセクションで、汚泥または固形有機廃棄物が廃水から沈降し、続いてタンクからポンプでダイジェスターに入れられる。汚泥は沈降タンク内で沈降するが、スカムと呼ばれ、かつグリース、油、コポリエステル粒子を含み得る軽い物質は、廃水表面に浮かぶ。レーキ(rake)によって、廃水表面からスカムがすくい取られる。スカムもまた、汚泥と共にダイジェスターにポンプで送られる。ダイジェスターは、大きな、加熱された密閉タンクであり、そのタンク内で、一般に温度約36〜40℃で嫌気性条件下にて、汚泥およびスカムは細菌によって約18〜30日間分解される。消化タンク内のpHは一般に、6〜11の範囲である。消化産物は乾燥され、一般に埋立地に送られる。上記の説明は、当業者に公知の廃水処理システムにおけるすべての変形形態を指定するものではないが、広範な説明を示すものである。   In drainage, also known as sewage, a treatment system, a common treatment process, involves pumping sewage from a residence to a treatment plant. Wastewater entering the plant is first subjected to sorting of solid waste such as diapers, beverage bottles, films and other copolyester products, sand, gravel, mud, food, etc. and then sent to a landfill. The wastewater is then aerated to remove dissolved gas and the wastewater enters a series of tanks, each of which is divided into two sections. The first section is for aeration; aerating the wastewater with air helps to settle small high-concentration particles that may contain grit, a copolyester material. The grit is pumped out of the tank and transported to the landfill like sorted solid waste. After aeration, water enters the second or settling section where sludge or solid organic waste settles from the wastewater and is subsequently pumped from the tank into the digester. Sludge settles in the sedimentation tank, but light substances called scum and which may contain grease, oil, and copolyester particles float on the wastewater surface. A rake scoops scum from the wastewater surface. Scum is also pumped to the digester with sludge. The digester is a large, heated, closed tank in which sludge and scum are degraded by bacteria for about 18-30 days, generally under anaerobic conditions at a temperature of about 36-40 ° C. The pH in the digestion tank is generally in the range of 6-11. Digested products are dried and generally sent to landfills. The above description is not intended to specify all variations in wastewater treatment systems known to those skilled in the art, but is a broad description.

微生物作用による生分解は、ほとんどの廃棄物コンテクストにおいて起こり得る;しかしながら、それが起こる率は、特に廃棄物コンテクストの湿度、空気含量および温度に応じて異なる。当業者であれば、様々な廃棄物処理条件下において、つまりpH、温度の変化の下で、最適に使用される適切な加水分解酵素を選択または設計することができる。   Biodegradation by microbial action can occur in most waste contexts; however, the rate at which it occurs depends, inter alia, on the humidity, air content and temperature of the waste context. One skilled in the art can select or design a suitable hydrolase that is optimally used under various waste treatment conditions, i.e., under changing pH, temperature.

生分解の促進:本発明の方法
本発明の方法は、コポリエステルを生物分解するのが難しい生分解率を増大し、かつコンポスト化、埋め立ておよび廃水処理システムなどの大部分の廃棄物コンテクストにおいて有用である。本発明の方法は、酸総含量を基準として60モル%を超える芳香族酸を有する脂肪族−芳香族コポリエステルのポリマー主鎖の加水分解率を増大することによって機能する。加水分解の増大は、コポリエステルを加水分解酵素と接触させることによって起こる。
Enhanced biodegradation: the method of the present invention The method of the present invention increases the biodegradability of copolyesters that are difficult to biodegrade and is useful in most waste contexts such as composting, landfills and wastewater treatment systems It is. The process of the present invention works by increasing the hydrolysis rate of the polymer backbone of an aliphatic-aromatic copolyester having an aromatic acid of greater than 60 mole percent based on the total acid content. Increased hydrolysis occurs by contacting the copolyester with a hydrolase.

本発明における加水分解酵素
本発明において有用な加水分解酵素は、当技術分野で公知であり、特に、エステラーゼ、リパーゼ、クチナーゼ、およびプロテアーゼが挙げられる。(1)粉末酵素/細菌発酵産物を提供して、現場の廃棄物処理システム中に流される有機廃棄物を消化かつ液化する、米国特許第5,464,766号明細書(Bruno)で報告されている範囲の有機廃棄物の処理;(2)米国特許第6,254,645号明細書(Kellisら)において報告されている、カチオン性物質により強く付着させるためのポリエステル表面の改質であって、それによって耐汚染性が高められる改質;米国特許第6,255,451号明細書(Kochら)および米国特許第6,191,176号明細書(Tadrosら)に報告されるポリエステルの加水分解;に関して、ポリエステルの改質に加水分解酵素が使用されている。
Hydrolytic enzymes in the present invention Hydrolytic enzymes useful in the present invention are known in the art and include in particular esterases, lipases, cutinases, and proteases. (1) Reported in US Pat. No. 5,464,766 (Bruno), which provides a powdered enzyme / bacterial fermentation product to digest and liquefy organic waste streamed into an on-site waste treatment system (2) modification of the polyester surface for stronger adhesion to cationic materials as reported in US Pat. No. 6,254,645 (Kellis et al.). Of the polyesters reported in US Pat. No. 6,255,451 (Koch et al.) And US Pat. No. 6,191,176 (Tadros et al.). With respect to hydrolysis; hydrolytic enzymes are used to modify polyesters.

多くの加水分解酵素が市販されている。実施例で使用されている酵素は、市販の酵素を入手した(Aldrich Chemicals社,Milwaukee,WIまたはSigma Chemical社,St.Louis,MO)。   Many hydrolases are commercially available. The enzymes used in the examples were commercially available enzymes (Aldrich Chemicals, Milwaukee, WI or Sigma Chemical, St. Louis, MO).

その代わりに、加水分解酵素を生物学的に生成することができる。加水分解酵素は、細菌、真菌類、酵母、植物、および動物に属する生物など種々の生物において報告されている。適切な酵素を生成することが知られている適切な種属の例としては、限定されないが、アブシディア属(Absidia)、アスペルギルス属(Aspergillus)、アクロモバクター属(Achromobacter)、オーレオバシジウム属(Aureobasidium)、バチルス属(Bacillus)、Brochotrix属、カンジダ属(Candida)、クロモバクテリウム属(Chromobacter)、ヒトヨタケ属(Coprinus)、フザリウム属(Fusarium)、ゲオトリクム属(Geotricium)、Hansuela属、Humicola属、Hyphozyma属、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、ペニシリウム属(Penicillium)、シュードモナス属(Pseudomonas)、ケカビ属(Mucor)、リゾムコール属(Rhizomucor)、クモノスカビ属(Rhizopus)、ロドトルラ属(Rhodotorula)、Sporobolomyces属、Thermomyces属、Thiaroporella属、およびトリコデルマ属(Trichoderma)が挙げられる。Candida antartctica(特に成分B)、Rhizomucor miehei、Aspergillus nigerおよびThermomyces lanuginosus由来のリパーゼが特に有用である。   Instead, hydrolases can be produced biologically. Hydrolytic enzymes have been reported in various organisms such as bacteria, fungi, yeasts, plants and organisms belonging to animals. Examples of suitable species known to produce suitable enzymes include, but are not limited to, Absidia, Aspergillus, Achromobacter, Aureobasidium ( Aureobasidium), Bacillus, Brochotrix, Candida, Chromobacter, Coprinus, Fusarium, Geotricum, Geotricum, Geotricum, Geotricum, Hyphozyma genus, Lactobacillus genus, Penicillium genus, Pseudomonas genus ( Seudomonas), Mucor (Mucor), Rhizomucor genus (Rhizomucor), Rhizopus (Rhizopus), Rhodotorula (Rhodotorula), Sporobolomyces sp., Thermomyces sp., Thiaroporella genus, and Trichoderma (Trichoderma) can be mentioned. Particularly useful are lipases from Candida antarctica (particularly component B), Rhizomucor miehei, Aspergillus niger and Thermomyces lanuginosus.

さらに、加水分解酵素を遺伝子操作することができる。例えば、酵素の特異性および触媒速度は、当技術分野における標準組換え法を用いて、酵素をコードする核酸を遺伝子操作することによって改善することができる。さらに、酵素の産生のための異種宿主細胞において、標準組換え技術によって、所望の酵素をコードする遺伝子を発現させることができる。   Furthermore, the hydrolase can be genetically manipulated. For example, enzyme specificity and catalytic rate can be improved by genetic engineering of the nucleic acid encoding the enzyme using standard recombinant methods in the art. In addition, the gene encoding the desired enzyme can be expressed by standard recombinant techniques in a heterologous host cell for production of the enzyme.

加水分解酵素は、純粋な酵素として、または他の酵素の存在下で使用され、固定化してもよいし、固定化しなくてもよい。さらに、酵素触媒は、その内因性触媒を発現する全細胞の形をとることができる。また、加水分解酵素の混合物を使用して、ポリエステル主鎖を加水分解することができる。本発明の方法で使用される酵素は通常、25℃〜70℃、さらに有効には50℃〜70℃、最も有効には55℃〜65℃の温度で活性であり、コンポスト化環境に特有の条件を反映している。しかしながら、当業者であれば、種々の廃棄物ストリーム条件下において最適に機能する加水分解酵素を選択することができる。   The hydrolase may be used as a pure enzyme or in the presence of other enzymes and may or may not be immobilized. Furthermore, the enzyme catalyst can take the form of whole cells that express the endogenous catalyst. Alternatively, a mixture of hydrolases can be used to hydrolyze the polyester backbone. Enzymes used in the method of the present invention are typically active at temperatures of 25 ° C. to 70 ° C., more effectively 50 ° C. to 70 ° C., most effectively 55 ° C. to 65 ° C., and are specific to the composting environment. Reflects the conditions. However, those skilled in the art can select hydrolases that function optimally under various waste stream conditions.

当技術分野で公知の多くの酵素が、エステル、アミド等の加水分解基を含有するポリマーを分解することができる。米国特許第6,255,451号明細書(Kochら)には、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステルアミドまたは一部芳香族のポリエステルウレタンである基質ポリマーを分解するための、Humicola insolen由来のクチナーゼと、Aspergillus niger、Mucor Miehei(リポザイム20,000L)、およびCandida antartica(リパーゼ成分B)由来のリパーゼの使用が教示されている。さらに、米国特許第6,066,494号明細書(Hsichら)および米国特許第6,254,645号明細書(Kellisら)には、布の湿潤性および吸収性を高めるため、ポリエステル繊維を改質するためのリパーゼまたはポリエステラーゼの使用が記載されている。ゴミ処理装置と併せて、浸軟食物廃棄物の処理のために酵素を使用することが、米国特許第6,350,607号明細書(Cooney,Jr.)にも記載されている。生活廃棄物および庭ゴミのための、細菌および酵素を含有する廃棄物処理組成物が米国特許第5,464,766号明細書(Bruno)に報告されている。   Many enzymes known in the art can degrade polymers containing hydrolyzable groups such as esters, amides and the like. US Pat. No. 6,255,451 (Koch et al.) Describes a cutinase from Humicola insolen for degrading a substrate polymer that is an aliphatic polyester, aromatic polyester amide or partially aromatic polyester urethane. The use of lipases from Aspergillus niger, Mucor Miehei (Lipozyme 20,000 L), and Candida antartica (lipase component B) is taught. In addition, US Pat. No. 6,066,494 (Hsich et al.) And US Pat. No. 6,254,645 (Kellis et al.) Describe polyester fibers to increase fabric wettability and absorbency. The use of lipases or polyesterases for modification is described. The use of enzymes for the treatment of macerated food waste in conjunction with waste treatment equipment is also described in US Pat. No. 6,350,607 (Cooney, Jr.). A waste treatment composition containing bacteria and enzymes for domestic waste and garden waste is reported in US Pat. No. 5,464,766 (Bruno).

酵素処理:加水分解酵素のコポリエステルへの接触
酸の総含量を基準として60モル%を超える芳香族酸含有率を有する脂肪族−芳香族コポリエステルの生分解率を増大するために、本発明の方法は、廃棄前または後のいずれかに、対象のコポリエステルに1種または複数種の加水分解酵素を接触させる処理段階を提供する。明確には、生分解段階に加えて、酵素処理:微生物による加水分解、続いて微生物の異化作用が、上記に概説される。本発明の方法の酵素処理は、生分解プロセスに対して付加的な加水分解段階である。したがって、本発明の方法の酵素処理によって、微生物作用による生分解前に、加水分解が開始かつ促進される。すなわち、本発明の処理法を使用しなければ、一般的な廃棄物コンテクストに残っている対象のコポリエステルは有効に生物分解されないか、あるいはもっとゆっくりと生物分解するだろう。これは、微生物作用のみによって行われる加水分解が、微生物が吸収し、異化することができる低分子量化合物へと、芳香族−脂肪族コポリエステルのポリマー主鎖を分解するのに、コンポスト化に望まれるよりも比較的遅い、または少なくともそれより遅いからである。
Enzymatic treatment: contact of hydrolase with copolyester To increase the biodegradation rate of an aliphatic-aromatic copolyester having an aromatic acid content of more than 60 mol%, based on the total acid content, the present invention This method provides a treatment step in which the copolyester of interest is contacted with one or more hydrolases, either before or after disposal. Specifically, in addition to the biodegradation stage, enzyme treatment: microbial hydrolysis followed by microbial catabolism is outlined above. The enzymatic treatment of the method of the present invention is an additional hydrolysis step for the biodegradation process. Thus, the enzymatic treatment of the method of the present invention initiates and accelerates hydrolysis prior to biodegradation by microbial action. That is, if the treatment method of the present invention is not used, the target copolyester remaining in the general waste context will not be biodegraded effectively or will biodegrade more slowly. This is desirable for composting, where hydrolysis performed solely by microbial action degrades the polymer backbone of the aromatic-aliphatic copolyester into low molecular weight compounds that can be absorbed and catabolized by microorganisms. Because it is relatively slow, or at least slower.

高芳香族含量コポリエステルに加水分解酵素を接触させることによって、酵素処理が行われる。接触は、加水分解酵素によるいずれかの種類のコポリエステルの処理を含み、その接触としては、限定されないが、吹付け、塗装、コーティング、注入、混合、塗布等が挙げられる。コポリエステルの製造および使用中ならびにコポリエステルの廃棄後に接触を行うことができる。つまり、本発明は、生分解プロセスを開始かつ促進するために、消耗品を保持しない、または皮膚または粘膜と接触しない、高芳香族含量コポリエステルを含有する製品に、製造または使用中に加水分解酵素を適用することを企図する。「予備処理」、「後処理」および「処理」という用語は同義であり、それぞれが、対象のコポリエステルに加水分解酵素を接触させることを意味する。これらの用語の意味は、加水分解酵素が対象のコポリエステルにいつ適用されるかによって、必ずしも定義されるわけではない。例えば、使用前または廃棄前の加水分解酵素の接触は、「予備処理」または「処理」とみなされる。同様に、使用後または廃棄後のいずれかの時点での加水分解酵素の接触は、「後処理」または「処理」とみなされる。   Enzymatic treatment is performed by contacting a hydrolytic enzyme with the high aromatic content copolyester. Contact includes treatment of any type of copolyester with a hydrolase, including but not limited to spraying, painting, coating, pouring, mixing, applying, and the like. Contact can be made during production and use of the copolyester and after disposal of the copolyester. That is, the present invention hydrolyzes during manufacture or use into products containing high aromatic content copolyesters that do not retain consumables or come into contact with skin or mucous membranes to initiate and accelerate the biodegradation process. It is contemplated to apply the enzyme. The terms “pre-treatment”, “post-treatment” and “treatment” are synonymous and each means contacting the subject copolyester with a hydrolase. The meaning of these terms is not necessarily defined by when the hydrolase is applied to the subject copolyester. For example, contacting hydrolytic enzymes before use or disposal is considered “pretreatment” or “treatment”. Similarly, hydrolase contact at any point after use or after disposal is considered “post-treatment” or “treatment”.

対象のコポリエステルを対象の加水分解酵素と接触させることの具体的な内容は不定であり、使い捨て製品の性質ならびに予想される廃棄経路に応じて異なる。一般に、コンポスト化および埋立地の廃棄物コンテクスト、ならびに廃水処理システムから回収される固形ゴミ、グリットおよび汚泥に関して、対象のコポリエステルを加水分解酵素と接触させる、種々の実施形態が存在する。リサイクル可能な物品の回収を含む廃棄物回収の後に、リサイクル不可能な固形廃棄物をリサイクル可能な廃棄物から分離する。水溶液が対象のコポリエステルと接触するように、リサイクル不可能な固形廃棄物に、少なくとも1種類の加水分解酵素または加水分解酵素の混合物約0.1〜約10.0重量%を含有する水溶液を適用することができる。かかる接触は、固形廃棄物に吹付けることを含み得る。接触の第2実施形態は、対象のコポリエステルを含有する物品をコーティングすることを含む。代替方法としては、かかる物品は、加水分解酵素の水溶液で塗装されるか、またはその水溶液中に浸漬される。これらの実施例は、本発明を制限するものではなく;本発明は、加水分解酵素を含有する水溶液と対象のコポリエステルを接触させる実質的にすべての方法を企図する。さらに、使い捨て物品および廃棄物コンテクストの性質に応じて、加水分解酵素を複数回適用して、固形廃棄物と接触させることが企図される。   The specific content of contacting the subject copolyester with the subject hydrolase is indeterminate and depends on the nature of the disposable product and the expected disposal route. In general, with respect to composting and landfill waste contexts, and solid waste, grit and sludge recovered from wastewater treatment systems, there are various embodiments in which the subject copolyesters are contacted with hydrolytic enzymes. After waste collection, including collection of recyclable items, solid waste that is not recyclable is separated from recyclable waste. A non-recyclable solid waste containing an aqueous solution containing from about 0.1 to about 10.0% by weight of at least one hydrolase or hydrolase mixture so that the aqueous solution contacts the target copolyester. Can be applied. Such contact may include spraying on solid waste. A second embodiment of contact involves coating an article containing the subject copolyester. As an alternative, such articles are painted with or immersed in an aqueous solution of hydrolase. These examples are not intended to limit the present invention; the present invention contemplates virtually any method of contacting an aqueous solution containing a hydrolase with a subject copolyester. Further, depending on the nature of the disposable article and the waste context, it is contemplated that the hydrolytic enzyme is applied multiple times to contact the solid waste.

例えば、地方自治体のコンポスト設備に捨てられた廃棄物については、廃棄物回収プロセス中のいずれかの時点で、ならびに廃棄物がコンポスト設備に到着した後に、少なくとも1種類の加水分解酵素の水溶液を適用することができる。コンポスト化は高い湿度および温度の条件で行われることから、加水分解酵素溶液を数回または1回でも適用することによって、微生物作用により達成される生分解を適切に促進することが企図される。高芳香族コポリエステルを含有する物品を加水分解酵素と直接接触させることが重要であるが、かかる物品をより高い割合で含有する廃棄物塊(waste mass)を、加水分解酵素を含有する溶液で完全に飽和させる。代替方法としては。かかる物品を少量含有する廃棄物量については、徹底的な吹付けで十分である。   For example, for waste discarded in municipal composting facilities, apply an aqueous solution of at least one hydrolase enzyme at any point during the waste recovery process and after the waste arrives at the composting facility. can do. Since composting takes place under conditions of high humidity and temperature, it is contemplated that the biodegradation achieved by microbial action is appropriately accelerated by applying the hydrolase solution several times or even once. While it is important to directly contact an article containing a highly aromatic copolyester with a hydrolase, a waste mass containing a higher percentage of such article is added to the solution containing the hydrolase. Fully saturate. As an alternative. Thorough spraying is sufficient for the amount of waste containing a small amount of such articles.

セルが満杯になり、閉じられるまで、廃棄物が毎日同じセル内に置かれ、固められ、覆い隠される、埋め立ての特性のために、埋立地における固形廃棄物、および/または廃水処理から選別された固形廃棄物への加水分解酵素の接触は一般に、廃棄物が埋立地に投棄された後に行われる。それを密閉するまで、セルに加水分解酵素溶液を複数回適用することが企図される。従来の「乾燥したゴミの墓穴」埋立地はコンポスト化の温度および湿度を達成しないが、密閉されるため、かつそれらが一般に嫌気性、メタン産生であるために、さらに高温を達成し得る:微生物による加水分解は、コンポスト化コンテクストにおける分解よりもゆっくりと起こり、埋立地分解は、コンポストにおける数ヶ月または数年と比較して、何十年もかかる。それにもかかわらず、従来の埋立地における対象のコポリエステルに加水分解酵素を接触させる段階は、生分解がそこで起こるとしても促進するだろう。バイオリアクター埋立地において、分解条件は、湿度および空気含量が増加するという点から、コンポストの条件に近くなる。さらに有利な条件のために、廃棄物コンテククスと中の高芳香族コポリエステルに加水分解酵素を適用することは、乾燥したゴミの墓穴埋立地においてよりも速く生分解率を加速する作用がある。   Until the cell is full and closed, the waste is sorted daily from solid waste and / or wastewater treatment in landfills due to the landfill properties, which are placed in the same cell, hardened and obscured. The contact of the hydrolytic enzyme with the solid waste is generally performed after the waste is dumped in the landfill. It is contemplated to apply the hydrolase solution multiple times to the cell until it is sealed. Traditional “dry trash grave” landfills do not achieve composting temperature and humidity, but can achieve higher temperatures because they are sealed and because they are generally anaerobic and methane-producing: microorganisms Hydrolysis due to water occurs more slowly than in composting contexts, and landfill degradation takes decades compared to months or years in compost. Nevertheless, contacting the hydrolytic enzyme with the copolyester of interest in conventional landfills will accelerate even if biodegradation occurs there. In bioreactor landfills, the degradation conditions are close to those of composting due to the increased humidity and air content. Due to the more advantageous conditions, the application of hydrolase to the waste context and the highly aromatic copolyester in the waste has the effect of accelerating the biodegradation rate faster than in dry grave burial sites.

本発明の方法が有用である場合には、廃水処理プロセスにおいて少なくとも2つの段階がある:固形ゴミの最初の選別において、選別した後であり、埋立地にゴミを投棄するまでのいずれかの時点で、加水分解酵素の溶液を固形ゴミと接触させる;後に、汚泥およびスカムがダイジェスターに入った際に、加水分解酵素の溶液をダイジェスターに添加して、コポリエステル粒子の分解を促進する。そして、当然のことながら、グリットおよび/または消化された物質を、埋立地に投棄した後に、加水分解酵素を接触させることができる。   When the method of the present invention is useful, there are at least two stages in the wastewater treatment process: In the initial sorting of solid waste, at any point after sorting and before dumping the waste in the landfill Then, the hydrolase solution is brought into contact with the solid waste; later, when the sludge and scum enter the digester, the hydrolase solution is added to the digester to promote the degradation of the copolyester particles. And, of course, after the grit and / or digested material is dumped into the landfill, the hydrolytic enzyme can be contacted.

水(Aquatic)バイオリアクターでのコンポストの模擬実験
コンポストは、複合有機材料および無機粒状物質を含有する異質的な複合環境である。1つの実験からもう1つの実験へと操作条件を一致させ、それを維持することは難しい。さらに、標準的分析方法を容易に適用することができない。したがって、脂肪族−芳香族コポリエステルに対する加水分解酵素処理の効果を評価するために、水バイオリアクターを設計した。ポリマーの生分解性/コンポスト化性を特徴付ける、水性反応システムの使用は以前に報告されており、実験変数の制御が容易になる。Kleebergら、上記;Goudaら、上記;およびGerman testing standard DIN V54900,Deutsches Institut fur Normburg 1998 Testing of the compostability of polymer materials,parts1−3を参照のこと。本発明の方法において、水バイオリアクター内の条件は、コンポスト化環境で見られる条件(55〜60℃、相対湿度100%)と非常に似ていた。本明細書における水バイオリアクター実験から得たデータは、地方自治体のコンポスト化システムから予想されるデータと類似している。最終的に、廃棄物生分解が加速しているという決定は、酵素処理後のバイオリアクター中の固形ポリマーの残存量の測定に依存する。
Simulating composting in an Aqua bioreactor Composting is a heterogeneous complex environment containing complex organic materials and inorganic particulate matter. Matching operating conditions from one experiment to another is difficult to maintain. Furthermore, standard analytical methods cannot be easily applied. Therefore, a water bioreactor was designed to evaluate the effect of hydrolase treatment on aliphatic-aromatic copolyesters. The use of an aqueous reaction system that characterizes the biodegradability / compostability of the polymer has been reported previously and facilitates control of experimental variables. See Kleeberg et al., Supra; Gooda et al., Supra; and German testing standard DIN V54900, Deutsches Institute for Normburg 1998 Testing of the com- parsity of polymers. In the method of the present invention, the conditions in the water bioreactor were very similar to the conditions found in the composting environment (55-60 ° C., 100% relative humidity). The data obtained from the water bioreactor experiments herein is similar to that expected from a municipal composting system. Ultimately, the determination that waste biodegradation is accelerating relies on measuring the amount of solid polymer remaining in the bioreactor after enzyme treatment.

バイオリアクター
バイオリアクター#1は、ねじ蓋を有する500mL標準ジャケット付きガラス容器であった(Bellco Glass社、Stock#1965−50500W/J)。バイオリアクターは、連続攪拌を提供するための電磁スターラーを有し、pHを8.0に維持するためにコントローラーに装着された。バイオリアクターの内側の温度を一定に保つために、循環水浴を使用して、バイオリアクタージャケットに水を通した。流量50mL/分でバイオリアクター培地に空気を通気した。
Bioreactor Bioreactor # 1 was a 500 mL standard jacketed glass container with a screw cap (Bellco Glass, Stock # 1965-50500 W / J). The bioreactor had an electromagnetic stirrer to provide continuous stirring and was attached to the controller to maintain the pH at 8.0. In order to keep the temperature inside the bioreactor constant, water was passed through the bioreactor jacket using a circulating water bath. Air was bubbled through the bioreactor medium at a flow rate of 50 mL / min.

コンポストティー
わずかな修正を加えて、文献に報告されているように、コンポストティーを調製した。別々の500mLねじ蓋ガラス製エルレンマイヤーフラスコ中で、各コンポスト約9gをSMV1培地100mLに添加した。フラスコを振盪水浴中で55℃にて16時間インキュベートした。各フラスコ(50mL)中の液体の上部部分を別々の50mL遠心チューブに注いだ。チューブを5分間静置し、最も大きな粒子を沈降させた。液体の上部40mLを各チューブから取り出し、新たな50mL遠心チューブに入れた。そのチューブを5000rpmにて5分間遠心した。各ペレットをSMV1培地10mLに再懸濁した。再懸濁されたペレットすべてを合わせて、濃縮コンポストティーを形成した。
Compost tea Compost tea was prepared as reported in the literature with minor modifications. In a separate 500 mL screw-cap glass Erlenmeyer flask, about 9 g of each compost was added to 100 mL of SMV1 medium. The flask was incubated for 16 hours at 55 ° C. in a shaking water bath. The upper portion of the liquid in each flask (50 mL) was poured into a separate 50 mL centrifuge tube. The tube was left for 5 minutes to allow the largest particles to settle. The top 40 mL of liquid was removed from each tube and placed in a new 50 mL centrifuge tube. The tube was centrifuged at 5000 rpm for 5 minutes. Each pellet was resuspended in 10 mL of SMV1 medium. All the resuspended pellets were combined to form a concentrated compost tea.

分解の測定
ポリマーの分解を測定する多くの方法が当技術分野で公知である。これらの例としては、物理的観察、重量分析、バイオガス(つまり、二酸化炭素)生成、バイオマスの蓄積、分解生成物の特徴付け(例えば、GC、LC、MS、UV等の標準分析技術を使用)、および粒径分析が挙げられる。具体的には、酵素処理前および後に測定された固形ポリマーの量を用いて、単位時間当たりの分解速度を決定することができる。さらに、試料を採取し、光学粒径分析器を使用して、種々の条件に応じて、時間の経過にしたがって、ポリマー粒子の相対粒径および濃度を測定することができる。炭素源としてポリマーを使用する、1種または複数種の微生物の能力は、全バイオマスの増加によって測定することができる。
Degradation Measurements Many methods for measuring degradation of polymers are known in the art. Examples of these include physical observation, gravimetric analysis, biogas (ie carbon dioxide) production, biomass accumulation, degradation product characterization (eg using standard analytical techniques such as GC, LC, MS, UV, etc.) ), And particle size analysis. Specifically, the degradation rate per unit time can be determined using the amount of solid polymer measured before and after the enzyme treatment. In addition, a sample can be taken and an optical particle size analyzer can be used to measure the relative particle size and concentration of the polymer particles over time according to various conditions. The ability of one or more microorganisms to use a polymer as a carbon source can be measured by an increase in total biomass.

培養システム
古典的な回分培養法は密閉システムであり、培地の組成は、培養の最初に設定され、培養プロセス中に人為的変更は受けない。したがって、培養プロセスの最初に、培地に所望の生物を接種し、システムに何も添加せず、成長または代謝活性を生じさせる。しかしながら、一般に、「回分」培養は、炭素源の添加についてのバッチであり、しばしばpHおよび酸素濃度などの因子を制御する試みがなされている。回分システムにおいて、システムの代謝産物およびバイオマス組成は、培養が終了する時点まで絶えず変化する。回分培養内で、細胞は、静的な誘導期を経て高成長対数期に入り、最終的に成長速度が低下する、または止まる静止期へと移行する。未処理の場合には、静止期の細胞は最終的に死滅する。対数期の細胞は、一部のシステムにおいて最終生成物または中間体の生成の大きさ(バルク)を担う場合が多い。静止期または対数期後の生成は、他のシステムにおいて得ることができる。
Culture system The classical batch culture method is a closed system where the composition of the medium is set at the beginning of the culture and is not artificially altered during the culture process. Thus, at the beginning of the culturing process, the medium is inoculated with the desired organism and nothing is added to the system to produce growth or metabolic activity. However, in general, “batch” cultures are batches for the addition of a carbon source, and attempts are often made to control factors such as pH and oxygen concentration. In a batch system, the metabolite and biomass composition of the system constantly change until the end of the culture. Within a batch culture, the cells enter a high growth log phase via a static induction phase and eventually transition to a stationary phase where the growth rate decreases or stops. If untreated, the stationary phase cells eventually die. Log phase cells are often responsible for the size (bulk) of final product or intermediate production in some systems. Generation after stationary or logarithmic phase can be obtained in other systems.

標準回分システムの変形形態は、半回分システムである。半回分培養プロセスもまた本発明に適しており、培養が進行するに従って、基質が段階的に増量しながら添加されることを除いては、一般的な回分システムを含む。異化代謝産物の抑圧が細胞の代謝を抑制する傾向がある場合、ならびに培地中に限れた量の基質を有することが望ましい場合に、半回分システムが有用である。半回分システムにおける実際の基質濃度の測定は難しく、したがって、pH、溶存酸素および二酸化炭素などの廃棄物ガスの分圧など、測定可能な因子の変化に基づいて推定される。回分および半回分培養法は、技術分野でよく知られており、その例は、Thomas D.Brock,In Biotechnology:A Textbook of Industrial Microbiology(1989年)2nd Ed.Sinauer Associates,Inc.,Sunderland,MA(“Brock”)またはDeshpande,Mukund V.(1992年)Appl.Biochem.Biotechnol.,36:227〜234頁に記載されている。   A variation of the standard batch system is a semi-batch system. A semi-batch culture process is also suitable for the present invention and includes a general batch system, except that the substrate is added in incremental increments as the culture progresses. Semi-batch systems are useful when suppression of catabolic metabolites tends to inhibit cellular metabolism, and when it is desirable to have a limited amount of substrate in the medium. Measuring the actual substrate concentration in a semi-batch system is difficult and is therefore estimated based on changes in measurable factors such as pH, partial pressure of waste gases such as dissolved oxygen and carbon dioxide. Batch and semi-batch culture methods are well known in the art and examples include Thomas D. et al. Block, In Biotechnology: A Textbook of Industrial Microbiology (1989) 2nd Ed. Sinauer Associates, Inc. , Sunderland, MA ("Block") or Deshande, Mukund V. (1992) Appl. Biochem. Biotechnol. 36: 227-234.

連続培養で商業生産も達成することができる。連続培養は、規定の培地を連続的にバイオリアクターに添加し、等量のコンディショニング(conditioned)培地を処理のために同時に取り出す、開放システムである。連続培養では一般に、細胞は一定の高い液相密度で維持され、その密度で細胞は主に対数期増殖状態にある。代替方法としては、連続培養は固定化細胞で実施することができ、炭素および栄養素が連続的に添加され、有用な生成物、副生成物または廃棄物が連続的に、細胞塊から除去される。細胞の固定化は、天然および/または合成材料で構成された広範囲の固体担体を使用して行うことができる。   Commercial production can also be achieved with continuous culture. Continuous culture is an open system in which a defined medium is continuously added to the bioreactor and an equal amount of conditioned medium is removed simultaneously for processing. In continuous culture, cells are generally maintained at a constant high liquid phase density, at which the cells are primarily in log phase growth. As an alternative, continuous culture can be performed on immobilized cells where carbon and nutrients are added continuously and useful products, by-products or waste are continuously removed from the cell mass. . Cell immobilization can be performed using a wide range of solid supports composed of natural and / or synthetic materials.

連続または半連続培養は、細胞増殖または最終生成物濃度に影響を及ぼす1つの因子または任意の数の因子を調節することを可能にする。例えば、1つの方法では、炭素源または窒素レベルなどの制限栄養素を固定速度に維持し、他のすべてのパラメーターを加減することが可能となる。他のシステムでは、培地濁度によって測定される細胞濃度を一定に維持しながら、成長に影響を及ぼす多くの因子を連続的に変えることができる。連続システムは、定常状態の成長条件を維持しようとし、したがって、培地が取り除かれることが原因である、細胞の減少は、培養における細胞増殖速度に対してバランスがとられなければならない。連続培養プロセスの栄養素および成長因子を調節する方法、ならびに生成物の形成速度を最大にする技術は、産業微生物学の分野で良く知られており、様々な方法が、Brock、上記によって詳述されている。   Continuous or semi-continuous culture allows one factor or any number of factors that affect cell growth or end product concentration to be modulated. For example, in one method, limiting nutrients such as carbon sources or nitrogen levels can be maintained at a fixed rate and all other parameters can be adjusted. In other systems, many factors that affect growth can be varied continuously while maintaining a constant cell concentration as measured by medium turbidity. Continuous systems attempt to maintain steady state growth conditions, and therefore cell loss due to media being removed must be balanced against cell growth rate in culture. Methods for regulating nutrients and growth factors in continuous culture processes and techniques for maximizing product formation are well known in the field of industrial microbiology, and various methods are detailed by Block, supra. ing.

本発明は、以下の実施例においてさらに定義される。これらの実施例は、単に実例として示されていることを理解されたい。上記の記述およびこれらの実施例から、当業者は、本質的な特徴を把握することができ、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の使用および条件にそれを適応させるために、本発明に種々の変更および修正を加えることができる。   The invention is further defined in the following examples. It should be understood that these examples are given by way of illustration only. From the above description and these examples, those skilled in the art can ascertain the essential characteristics and to adapt it to various uses and conditions without departing from the spirit and scope of the present invention. Various changes and modifications can be made to the present invention.

一般的方法
細菌培養液の維持および成長に適している材料および方法は、当技術分野でよく知られている。以下の実施例で使用するのに適している技術は、Gerhardt,P.ら、eds.,MANUAL OF METHODS FOR GENERAL BACTERIOLOGY(1994年)American Society for Bacteriology,Washington,DC、またはBrock(上記)に述べられている。別段の指定がない限り、細菌細胞の成長および維持に使用されるすべての試薬および材料をAldrich Chemicals社(Milwaukee,WI)、DIFCO Laboratories社(Detroit,MI)、GIBCO/BRL社(Gaithersburg,MD)、またはSigma Chemical社(St.Louis,MO)から入手した。
General Methods Materials and methods suitable for maintaining and growing bacterial cultures are well known in the art. A technique suitable for use in the following examples is described by Gerhardt, P .; Et al., Eds. , MANUAL OF METHODS FOR GENERAL BACTERIOLOGY (1994), American Society for Bacteriology, Washington, DC, or Block (above). Unless otherwise specified, all reagents and materials used for the growth and maintenance of bacterial cells are Aldrich Chemicals (Milwaukee, WI), DIFCO Laboratories (Detroit, MI), GIBCO / BRL (Gaithersburg, MD). Or from Sigma Chemical (St. Louis, MO).

以下の実施例で使用される加水分解酵素、つまりリパーゼは、Sigma Chemical社から市販されているNovozymes社(Denmark)の製品である。Novozyme(商標)871は、Thermomyces lanuginosus由来のリパーゼ(CAS9001−62−1;E.C.3.1.1.5;Sigma製品番号L0902)である。Palatase 20000Lは、Rhizomucor miehei由来のリパーゼ(CAS9001−62−1;E.C.3.1.1.5;Sigma製品番号L4277)である。Lipolase 100Lは、Thermomyces lanuginosus由来のリパーゼ(CAS9001−62−1;E.C.3.1.1.5;Sigma製品番号L0777)である。   The hydrolase, or lipase, used in the following examples is a product of Novozymes (Denmark), commercially available from Sigma Chemical. Novozyme ™ 871 is a lipase derived from Thermomyces lanuginosus (CAS 9001-62-1; EC 3.1.1.5; Sigma product number L0902). Palatase 20000L is a lipase derived from Rhizomucor miehei (CAS 9001-62-1; EC 3.1.1.5; Sigma product number L4277). Lipolase 100L is a lipase derived from Thermomyces lanuginosus (CAS 9001-62-1; EC 3.1.1.5; Sigma product number L0777).

本発明において開示されるポリマーは、当業者によって合成することができるし、あるいはAldrich Chemicals社から購入することができる。分解について試験されたポリマーは以下の組成を有する:「ポリマーA」は、DBE−5 17.5モル%(グルタル酸ジメチル、CAS#1119−40−0、酸全体100モル%を基準として)、DRL−6 2モル%(ジメチル5−スルホイソフタレート、ナトリウム塩、CAS#3965−55−7)と共に、ポリ(エチレンテレフタレート)を含むスルホン化脂肪族−芳香族ポリマーであり;「ポリマーB」は、DBE−5 17.5モル%(グルタル酸ジメチル、CAS#1119−40−0、酸全体100モル%を基準として)、DRL−6 2モル%(ジメチル5−スルホイソフタレート、ナトリウム塩、CAS#3965−55−7)、およびポリ(エチレングリコール)8重量%(1000MW,bop)と共に、ポリ(エチレンテレフタレート)からなるスルホン化脂肪族−芳香族コポリエステルである。   The polymers disclosed in the present invention can be synthesized by those skilled in the art or purchased from Aldrich Chemicals. The polymer tested for degradation has the following composition: “Polymer A” is 17.5 mol% DBE-5 (dimethyl glutarate, CAS # 1119-40-0, based on 100 mol% total acid), DRL-6 is a sulfonated aliphatic-aromatic polymer comprising poly (ethylene terephthalate) with 2 mol% (dimethyl 5-sulfoisophthalate, sodium salt, CAS # 3965-55-7); “Polymer B” is , DBE-5 17.5 mol% (dimethyl glutarate, CAS # 1119-40-0, based on 100 mol% total acid), DRL-6 2 mol% (dimethyl 5-sulfoisophthalate, sodium salt, CAS # 3965-55-7), and poly (ethylene glycol) 8 wt% (1000 MW, bop) together with poly ( Sulfonated aliphatic consisting Chi terephthalate) - is an aromatic copolyesters.

略語の意味は以下のとおりである:「h」は時間、「min」は分、「sec」は秒、「d」は日数、「mL」はミリリットル、「L」はリットル、「μL」はマイクロリットル、「g」はグラム、「mg」はミリグラム、「μg」はマイクログラム、「M」はモル、「mM」はミリモル、「μMは」マイクロモルを意味し、「OD」=指定波長での光学濃度である。   The meanings of the abbreviations are as follows: “h” is hours, “min” is minutes, “sec” is seconds, “d” is days, “mL” is milliliters, “L” is liters, and “μL” is Microliters, “g” means grams, “mg” means milligrams, “μg” means micrograms, “M” means moles, “mM” means millimoles, “μM” means micromoles, “OD” = designated wavelength The optical density at.

実施例1
種々の基質に対するリパーゼの作用を決定するための酵素アッセイ
この実施例では、リパーゼでの処理によって、脂肪族−芳香族コポリエステルからテレフタル酸がどのように放出されるかを述べる。最終ふるいサイズ0.006インチを用いて、Bantam Micropulverizer(Mikropul社、Summit,NJ)においてポリマー基質を粉砕した。125mLねじ蓋ガラス製エルレンマイヤーフラスコにおいて、ポリマー基質の試料をリパーゼ(Novozyme(商標)871)と共にインキュベートした。最終濃度0.4%(w/v)にて、ポリマー基質を10mMリン酸カリウムバッファー(pH7.0)に懸濁した。ストック溶液(0.5単位/mL)からフラスコに、酵素を最終濃度10単位/mLまで添加した。バッファーのみ、酵素のみ、基質のみの対照フラスコもまた調製した。フラスコをしっかりと閉め、振盪水浴中で55℃にてインキュベートした。初期試料(T0)の後、24時間(T24)および48時間(T48)で試料を抜き取った。その試料を0.45ミクロンAcrodisc(登録商標)シリンジフィルター(Pall社、Ann Arbor,MI)に通した。インキュベーション中に各ポリマー基質から放出されたテレフタル酸の量を、各試料について、λ=240ナノメートルにて紫外線吸光度を測定することによって決定した(Abs240)。2つ組のフラスコについて、各試料時間でAbs240の値を平均した。酵素を使用していないポリマーについてのT48平均Abs240を酵素を使用した同一ポリマーについてのT48平均Abs240から引くことによって、48時間後に酵素活性によって生じた吸光度(つまり、放出されたテレフタレートの量)の変化を決定した。
Example 1
Enzymatic assay to determine the effect of lipase on various substrates This example describes how treatment with lipase releases terephthalic acid from an aliphatic-aromatic copolyester. The polymer substrate was ground in a Bantam Micropulverizer (Mikropul, Summit, NJ) using a final sieve size of 0.006 inches. Samples of the polymer substrate were incubated with lipase (Novozyme ™ 871) in a 125 mL screw-top glass Erlenmeyer flask. The polymer substrate was suspended in 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) at a final concentration of 0.4% (w / v). Enzyme was added from the stock solution (0.5 units / mL) to the flask to a final concentration of 10 units / mL. Control flasks with buffer only, enzyme only, and substrate only were also prepared. The flask was closed tightly and incubated at 55 ° C. in a shaking water bath. Samples were withdrawn at 24 hours (T 24 ) and 48 hours (T 48 ) after the initial sample (T 0 ). The sample was passed through a 0.45 micron Acrodisc® syringe filter (Pall, Ann Arbor, MI). The amount of terephthalic acid released from each polymer substrate during the incubation was determined for each sample by measuring UV absorbance at λ = 240 nanometers (Abs 240 ). Abs 240 values were averaged at each sample time for duplicate flasks. By subtracting the T 48 Mean Abs 240 for the polymer which does not use an enzyme from T 48 Mean Abs 240 of the same polymer using enzymes, absorbance caused by the enzyme activity after 48 hours (i.e., released terephthalate Change).

酵素と共にインキュベートされた基質のAbs240値は、酵素なしでインキュベートされた同一基質のAbs240値よりも一貫して高かった。T48値でのΔAbs240から、最大量のテレフタル酸がポリマーBから放出され、最少量のテレフタル酸がPETから放出されたことが示されている。










The Abs 240 value of the substrate incubated with the enzyme was consistently higher than the Abs 240 value of the same substrate incubated without enzyme. The ΔAbs 240 at the T 48 value indicates that the maximum amount of terephthalic acid was released from polymer B and the minimum amount of terephthalic acid was released from PET.










表1. リパーゼNovozymeTM 871で処理された様々な試料ポリマーからのテレフタル酸の放出

Figure 2008500424
a 2つ組のフラスコからの試料の値の平均。
b ΔAbs240 = (酵素を有する基質YのAbs240) - (基質YのAbs240) Table 1. Release of terephthalic acid from various sample polymers treated with lipase Novozyme TM 871
Figure 2008500424
a Average of sample values from duplicate flasks.
b ΔAbs 240 = (Abs 240 of substrate Y with enzyme)-(Abs 240 of substrate Y)

実施例2
リパーゼ処理されたポリマーBの向上した分解
この実施例では、どのようにして、市販のリパーゼでポリマーBを最初に処理することによって、コンポストから誘導される微生物集合体により、ポリマーをより迅速に分解することが可能となるかを述べる。
Example 2
Enhanced degradation of lipase-treated polymer B In this example, how to degrade polymer more quickly by microbial populations derived from compost by first treating polymer B with a commercial lipase. Describe what will be possible.

リパーゼでのポリマーBの最初の処理、および微生物集合体でのポリマーBのその後の処理をバイオリアクター#1で行った。バイオリアクター#1は、ねじ蓋を有する500mL標準ジャケット付きガラス容器であった(Bellco Glass社、Stock#1965−50500W/J)。バイオリアクターは、連続攪拌を提供するための電磁スターラーを有し、pHを8.0に維持するためにコントローラーに装着された。バイオリアクターの内側の温度を一定に保つために(最初は55℃、操作して42日後には58℃)、循環水浴を使用して、バイオリアクタージャケットに水を通した。流量50mL/分でバイオリアクター培地に空気を通気した。バイオリアクターは最初、SMV1培地350mL(0.05Mリン酸カリウムバッファー(pH8.0)、0.01M硫酸アンモニウム、0.001%酵母抽出物、2mM MgCl2、0.7mM CaCl2、0.05mM MnCl2、0.001mM ZnCl3、0.002mM チアミン塩酸塩、1.72μM CuSO4、2.53μM CoCl2、2.42μM NaMoO2、ビタミンB12 0.005g、p−アミノ安息香酸0.005g、およびBMEビタミン0.5mL/L(Sigma−Aldrich Chemical社))をポリマーB0.4%(w/v)と共に含有した。市販のリパーゼNovozyme871(最終濃度10単位/mL)、Palatase 20000L(最終濃度10単位/mL)およびLipolase 100L(最終濃度1単位/mL)をバイオリアクターに添加した。バイオリアクター#1と本質的に同じ、もう1つのバイオリアクターを対照として同時に操作して、リパーゼ処理の有効性を評価した。バイオリアクター#2は、PET0.4%およびバイオリアクター#1と同じ市販のリパーゼと共にSMV1培地を含有した。バイオリアクター#3は、リパーゼが添加されることなく、PET0.4%と共にSMV1培地を含有した。バイオリアクター#4は、リパーゼが添加されることなく、ポリマーB0.4%と共にSMV1培地を含有した。実験の最初(1日目)と、さらに15日目に、バイオリアクター#1およびバイオリアクター#2にリパーゼを添加した。 Initial treatment of polymer B with lipase and subsequent treatment of polymer B with microbial aggregates were performed in bioreactor # 1. Bioreactor # 1 was a 500 mL standard jacketed glass container with a screw cap (Bellco Glass, Stock # 1965-50500 W / J). The bioreactor had an electromagnetic stirrer to provide continuous stirring and was attached to the controller to maintain the pH at 8.0. To keep the temperature inside the bioreactor constant (initially 55 ° C., 58 ° C. after 42 days of operation), a circulating water bath was used to pass water through the bioreactor jacket. Air was bubbled through the bioreactor medium at a flow rate of 50 mL / min. The bioreactor initially was 350 mL of SMV1 medium (0.05 M potassium phosphate buffer (pH 8.0), 0.01 M ammonium sulfate, 0.001% yeast extract, 2 mM MgCl 2 , 0.7 mM CaCl 2 , 0.05 mM MnCl 2. , 0.001 mM ZnCl 3 , 0.002 mM thiamine hydrochloride, 1.72 μM CuSO 4 , 2.53 μM CoCl 2 , 2.42 μM NaMoO 2 , 0.005 g vitamin B12, 0.005 g p-aminobenzoic acid, and BME vitamin 0.5 mL / L (Sigma-Aldrich Chemical)) was included with 0.4% (w / v) polymer B. Commercially available lipases Novozyme 871 (final concentration 10 units / mL), Palatase 20000L (final concentration 10 units / mL) and Lipolase 100L (final concentration 1 unit / mL) were added to the bioreactor. Another bioreactor, essentially the same as bioreactor # 1, was operated simultaneously as a control to evaluate the effectiveness of lipase treatment. Bioreactor # 2 contained SMV1 medium with 0.4% PET and the same commercial lipase as bioreactor # 1. Bioreactor # 3 contained SMV1 medium with 0.4% PET without the addition of lipase. Bioreactor # 4 contained SMV1 medium with 0.4% polymer B without the addition of lipase. Lipase was added to bioreactor # 1 and bioreactor # 2 at the beginning of the experiment (day 1) and on day 15.

操作から24時間後、4種の異なるコンポスト(カニ殻とオガクズのコンポスト、家禽ゴミのコンポスト、および刈り取られた庭の草の2種類の異なるコンポスト)で製造された濃縮「コンポストティー」としての微生物と共に、バイオリアクターのすべてをインキュベートした。別々の500mLねじ蓋ガラス製エルレンマイヤーフラスコ中で、各コンポスト約9gをSMV1培地100mLに添加した。フラスコを振盪水浴中で55℃にて16時間インキュベートした。各フラスコ(50mL)中の液体の上部部分を別々の50mL遠心チューブに注いだ。チューブを5分間静置し、最も大きな粒子を沈降させた。液体の上部40mLを各チューブから取り出し、新たな50mL遠心チューブに入れた。そのチューブをSorval T6000D卓上形遠心機において5000rpmにて5分間遠心した。各ペレットをSMV1培地10mLに再懸濁した。再懸濁されたペレットすべてを合わせて、濃縮コンポストティーを形成した。各バイオリアクターを濃縮コンポストティー3.5mLと共にインキュベートした。培地を連続的に攪拌しながら、粒径分析のための試料(5mL)をバイオリアクターから取り出した。試料を等量のエタノールと混合し、レーザー回折装置(Beckman Coulter LS230)で同じ日に分析した。   Microorganisms as concentrated “compost tea” produced in 4 different composts (2 different composts: crab shell and sawdust compost, poultry litter compost, and cut grass garden) 24 hours after operation All of the bioreactors were incubated with. In a separate 500 mL screw-cap glass Erlenmeyer flask, about 9 g of each compost was added to 100 mL of SMV1 medium. The flask was incubated for 16 hours at 55 ° C. in a shaking water bath. The upper portion of the liquid in each flask (50 mL) was poured into a separate 50 mL centrifuge tube. The tube was left for 5 minutes to allow the largest particles to settle. The top 40 mL of liquid was removed from each tube and placed in a new 50 mL centrifuge tube. The tube was centrifuged for 5 minutes at 5000 rpm in a Sorval T6000D tabletop centrifuge. Each pellet was resuspended in 10 mL of SMV1 medium. All the resuspended pellets were combined to form a concentrated compost tea. Each bioreactor was incubated with 3.5 mL of concentrated compost tea. A sample (5 mL) for particle size analysis was removed from the bioreactor while the medium was continuously stirred. Samples were mixed with an equal volume of ethanol and analyzed on the same day with a laser diffractometer (Beckman Coulter LS230).

大きな粒子、特に直径40μmを超える粒子の存在が強調される、体積加重分布にポリマーBおよびPET粒子の粒径分布をプロットした。いずれのバイオリアクターからの初期試料についても粒径分布の有意差はなかった(データは示していない)。90日目には、リパーゼ処理したポリマーBの粒径分布は、未処理のポリマーBと有意に差があった(図1)。未処理のポリマーBは、10μm未満〜約600μmの範囲である広い粒径分布を有し、粒子の大部分は200μm〜600μmの範囲であるのに対して、リパーゼ処理ポリマーBは、この粒径範囲における粒子を欠いていた。さらに、リパーゼ処理ポリマーBのピーク粒径(約150μm)は、未処理ポリマーBのピーク粒径(約250μm)よりもかなり低かった。これらのデータから、リパーゼで処理することによって、濃縮コンポストティー中に最初に含有される微生物による、ポリマーBの生分解が有意に促進されることが示された。一方、リパーゼによる処理および濃縮コンポストティー中に含有される微生物とのインキュベーションは、PETにほとんど、または全く影響をしなかった(図2)。   The particle size distributions of polymer B and PET particles were plotted in a volume weighted distribution, highlighting the presence of large particles, especially particles greater than 40 μm in diameter. There was no significant difference in particle size distribution for the initial samples from either bioreactor (data not shown). On day 90, the particle size distribution of the lipase-treated polymer B was significantly different from the untreated polymer B (FIG. 1). Untreated polymer B has a broad particle size distribution ranging from less than 10 μm to about 600 μm, with the majority of particles ranging from 200 μm to 600 μm, whereas lipase-treated polymer B has this particle size Lack of particles in the range. Furthermore, the peak particle size of lipase-treated polymer B (about 150 μm) was much lower than the peak particle size of untreated polymer B (about 250 μm). These data indicate that treatment with lipase significantly promotes polymer B biodegradation by the microorganisms initially contained in the concentrated compost. On the other hand, treatment with lipase and incubation with microorganisms contained in concentrated compost tea had little or no effect on PET (FIG. 2).

酵素処理後の、水反応器(aquatic reactor)におけるポリマーBの分解に対するリパーゼ処理の効果を示す。Figure 6 shows the effect of lipase treatment on the degradation of polymer B in an aqueous reactor after enzyme treatment. 水(aquatic)バイオリアクターにおける、ポリマー粒径分布の減少によって測定される、ポリエチレンテレフタレート(PET)の分解に対するリパーゼ処理の効果を示す。Figure 3 shows the effect of lipase treatment on the degradation of polyethylene terephthalate (PET) as measured by a decrease in polymer particle size distribution in an aquatic bioreactor.

Claims (29)

微生物による脂肪族−芳香族コポリエステルの加水分解を増大する方法であって、
前記コポリエステルが、
少なくとも1種類の芳香族ジカルボン酸またはそのエステル、および
少なくとも1種類の脂肪族ジカルボン酸またはそのエステル
を含み、前記芳香族酸が前記コポリエステルにおけるジカルボン酸全体の60モル%を超え、約99モル%までを占め、
水溶液中の少なくとも1種類の加水分解酵素を前記コポリエステルに接触させることを含む、方法。
A method for increasing the hydrolysis of aliphatic-aromatic copolyesters by microorganisms, comprising:
The copolyester is
At least one aromatic dicarboxylic acid or ester thereof, and at least one aliphatic dicarboxylic acid or ester thereof, wherein the aromatic acid is more than 60 mol% of the total dicarboxylic acid in the copolyester and about 99 mol% Occupy up to
Contacting the copolyester with at least one hydrolase in aqueous solution.
前記コポリエステルが、前記コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、少なくとも1種類の芳香族ジカルボン酸またはエステルを少なくとも約61モル%〜約90モル%含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the copolyester comprises at least about 61 mol% to about 90 mol% of at least one aromatic dicarboxylic acid or ester, based on the total dicarboxylic acid in the copolyester. 前記コポリエステルが、前記コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、少なくとも1種類の芳香族ジカルボン酸またはエステルを少なくとも約70モル%含む、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the copolyester comprises at least about 70 mol% of at least one aromatic dicarboxylic acid or ester, based on the total dicarboxylic acid in the copolyester. 前記コポリエステルが、前記コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、少なくとも1種類の芳香族ジカルボン酸またはエステルを少なくとも約75モル%含む、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the copolyester comprises at least about 75 mol% of at least one aromatic dicarboxylic acid or ester, based on the total dicarboxylic acid in the copolyester. 前記コポリエステルが、前記コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、少なくとも1種類の芳香族ジカルボン酸またはエステルを少なくとも約80モル%含む、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the copolyester comprises at least about 80 mol% of at least one aromatic dicarboxylic acid or ester, based on the total dicarboxylic acid in the copolyester. 前記少なくとも1種類の芳香族ジカルボン酸またはエステルが、テレフタル酸、ジメチルテレフタレート、イソフタル酸、ジメチルイソフタレート、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジメチル−2,6−ジカルボン酸、ジメチル−2,6−ナフタレンおよびこれらの混合物からなる群から選択され;前記少なくとも1種類の脂肪族ジカルボン酸またはエステルが、コハク酸、コハク酸ジメチル、グルタル酸、グルタル酸ジメチル、2−メチルグルタル酸、3−メチルグルタル酸、アジピン酸、アジピン酸ジメチル、シュウ酸、シュウ酸ジメチル、マロン酸、マロン酸ジメチル、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。   The at least one aromatic dicarboxylic acid or ester is terephthalic acid, dimethyl terephthalate, isophthalic acid, dimethyl isophthalate, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, dimethyl-2,6-dicarboxylic acid, dimethyl-2,6-naphthalene. And the at least one aliphatic dicarboxylic acid or ester is selected from the group consisting of succinic acid, dimethyl succinate, glutaric acid, dimethyl glutarate, 2-methylglutaric acid, 3-methylglutaric acid, 2. The method of claim 1 selected from the group consisting of adipic acid, dimethyl adipate, oxalic acid, dimethyl oxalate, malonic acid, dimethyl malonate, and mixtures thereof. 前記コポリエステルが、前記コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、少なくとも1種類の脂肪族酸またはエステルを約1モル%〜約40モル%未満含む、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the copolyester comprises from about 1 mol% to less than about 40 mol% of at least one aliphatic acid or ester, based on the total dicarboxylic acid in the copolyester. 前記コポリエステルが、前記コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、少なくとも1種類の脂肪族酸またはエステルを約20モル%〜約40モル%未満含む、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the copolyester comprises from about 20 mol% to less than about 40 mol% of at least one aliphatic acid or ester, based on the total dicarboxylic acid in the copolyester. 前記コポリエステルが、デンプン、タンパク質、セルロース、ワックス、充填剤、ケイ酸塩充填剤、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアミドまたはこれらの混合物と合わせられる、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the copolyester is combined with starch, protein, cellulose, wax, filler, silicate filler, polylactic acid, polyhydroxyamide, or mixtures thereof. 前記コポリエステルがさらに、少なくとも1種類のジオールを含む、請求項3に記載の方法。   The method of claim 3, wherein the copolyester further comprises at least one diol. 前記少なくとも1種類のジオールが、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、ジ(エチレングリコール)、トリ(エチレングリコール)、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(アルキレンエーテル)グリコール、ポリ(プロピレンエーテル)グリコールおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項10に記載の方法。   The at least one diol is 1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, ethylene glycol, di (ethylene glycol), tri (ethylene glycol) 11. The method of claim 10, wherein the method is selected from the group consisting of: poly (ethylene glycol), poly (alkylene ether) glycol, poly (propylene ether) glycol, and mixtures thereof. 前記コポリエステルがさらに、スルホン化化合物を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the copolyester further comprises a sulfonated compound. 前記コポリエステルが、前記コポリエステルにおけるジオール全体またはジカルボン酸全体を基準として、スルホン化化合物を約0.1〜約10.0モル%含む、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the copolyester comprises from about 0.1 to about 10.0 mole percent of a sulfonated compound, based on the total diol or total dicarboxylic acid in the copolyester. 前記スルホン化化合物が、スルホン化モノもしくはジカルボン酸、またはそのエステルもしくは金属塩からなる群から選択される、請求項12に記載の方法。   13. A method according to claim 12, wherein the sulfonated compound is selected from the group consisting of sulfonated mono- or dicarboxylic acids, or esters or metal salts thereof. 前記スルホン化化合物が、スルホコハク酸、3−スルホ安息香酸、4−スルホ安息香酸、5−スルホサリチル酸、スルホフタル酸、スルホテレフタル酸、および5−スルホイソフタル酸、またはそのエステルもしくは塩からなる群から選択される、請求項12に記載の方法。   The sulfonated compound is selected from the group consisting of sulfosuccinic acid, 3-sulfobenzoic acid, 4-sulfobenzoic acid, 5-sulfosalicylic acid, sulfophthalic acid, sulfoterephthalic acid, and 5-sulfoisophthalic acid, or esters or salts thereof. 13. The method of claim 12, wherein: 前記コポリエステルが、前記コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、少なくとも1種類の脂肪族カルボン酸またはエステルを約20モル%〜約40モル%未満含む、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the copolyester comprises from about 20 mol% to less than about 40 mol% of at least one aliphatic carboxylic acid or ester, based on the total dicarboxylic acid in the copolyester. 前記コポリエステルがさらに、少なくとも1種類のジオールを含む、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the copolyester further comprises at least one diol. 前記コポリエステルが、前記コポリエステルにおけるジカルボン酸全体を基準として、グルタル酸ジメチル約17.5モル%、ジメチル5−スルホイソフタレート、ナトリウム塩約2モル%を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the copolyester comprises about 17.5 mol% dimethyl glutarate, about 2 mol% dimethyl 5-sulfoisophthalate, sodium salt, based on the total dicarboxylic acid in the copolyester. 前記コポリエステルがさらに、ポリ(エチレングリコール)約8重量%を含む、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, wherein the copolyester further comprises about 8 wt% poly (ethylene glycol). 前記水溶液が、少なくとも1種類の加水分解酵素約0.1〜約10重量%を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the aqueous solution comprises about 0.1 to about 10% by weight of at least one hydrolase. 前記少なくとも1種類の加水分解酵素が、プロテアーゼ、リパーゼ、クチナーゼ、エステラーゼおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the at least one hydrolase is selected from the group consisting of proteases, lipases, cutinases, esterases, and combinations thereof. 前記少なくとも1種類の加水分解酵素が、リパーゼを含む、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the at least one hydrolase comprises a lipase. 前記少なくとも1種類の加水分解酵素が、リパーゼを含む、請求項10に記載の方法。   The method of claim 10, wherein the at least one hydrolase comprises a lipase. 前記少なくとも1種類の加水分解酵素が、リパーゼを含む、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the at least one hydrolase comprises a lipase. 前記少なくとも1種類の加水分解酵素の接触が、前記少なくとも1種類の加水分解酵素と前記コポリエステルとの、吹付け、塗装、コーティング、塗布、処理、および混合からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。   The contact of the at least one hydrolase is selected from the group consisting of spraying, painting, coating, applying, treating, and mixing the at least one hydrolase and the copolyester. The method according to 1. 前記微生物による前記コポリエステルの分解前に、前記コポリエステルに前記少なくとも1種類の加水分解酵素を接触させる、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the copolyester is contacted with the at least one hydrolase prior to degradation of the copolyester by the microorganism. 前記コポリエステルが、廃棄物コンテクスト中に位置する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the copolyester is located in a waste context. 前記廃棄物コンテクストが、固形廃棄物、コンポスト、または廃水処理システムである、請求項27に記載の方法。   28. The method of claim 27, wherein the waste context is a solid waste, compost, or wastewater treatment system. 前記少なくとも1種類の加水分解酵素の接触が、前記少なくとも1種類の加水分解酵素と前記コポリエステルとの、吹付け、塗装、コーティング、塗布、処理、および混合からなる群から選択される、請求項27に記載の方法。   The contact of the at least one hydrolase is selected from the group consisting of spraying, painting, coating, applying, treating, and mixing the at least one hydrolase and the copolyester. 28. The method according to 27.
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