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Title:
DEGRADATION OF BIOLOGICALLY DEGRADABLE POLYMERS USING ENZYMES,
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/036086
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the complete degradation of shaped bodies, textile fabrics, coatings, bondings or foams made of biologically degradable polymers using enzymes. The invention particularly relates to enzymatic degradation of polyester amides and polyester urethanes with urea groups.

Inventors:
Koch, Rainhard (Rybnikerstrasse 12, K�ln, D-51065, DE)
Lund, Henrik (Norrebrogade 633, Kopenhagen N, DK-2200, DK)
Application Number:
PCT/EP1998/000585
Publication Date:
August 20, 1998
Filing Date:
February 04, 1998
Export Citation:
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Assignee:
BAYER AKTIENGESELLSCHAFT (Leverkusen, D-51368, DE)
Koch, Rainhard (Rybnikerstrasse 12, K�ln, D-51065, DE)
Lund, Henrik (Norrebrogade 633, Kopenhagen N, DK-2200, DK)
International Classes:
C12P1/00; C08G18/42; C08G85/00; C08J11/10; C08J11/18; C08L77/12; C12P7/62; (IPC1-7): C12P7/62; C12P1/00
Domestic Patent References:
WO1994026812A11994-11-24
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 9405, Derwent World Patents Index; Class A23, AN 94-039714, XP002900061
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 126, no. 16, 21 April 1997, Columbus, Ohio, US; abstract no. 212899, CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU K.: "Biodegradable, flexible polymer compositions" XP002900072
R.-J. MÜLLER: "Mechanistic Studies on the Biodegradation of Polyester", MONOGRAPHS, vol. 133, 1996, HAMBURG, DE, XP002900064
M. MOCHIZUKI ET AL.: "Classification of Aliphatic Polyesters", POLYMERS FOR ADVANCED TECHNOLOGIES, vol. 8, no. 4, April 1997 (1997-04-01), pages 203 - 209, XP002900065
Attorney, Agent or Firm:
BAYER AKTIENGESELLSCHAFT (Leverkusen, D-51368, DE)
BAYER AKTIENGESELLSCHAFT (Leverkusen, D-51368, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum enzymatischen Abbau von biologisch abbaubaren Polymeren, wobei die Polymere mit einer wässrigen Lösung, die gepuffert sein kann, enthaltend eine oder mehrere Lipasen oder Cutinasen oder eine oder mehrere dieser Lipasen und Cutinasen in Kombination mit weiteren Enzymen behandelt werden.
2. Verfahren zum enzymatischen Abbau von biologisch abbaubaren Polymeren gemäß Anspruch 1, wobei die Polymere mit einer wässrigen Lösung, die gepuffert sein kann, enthaltend eine oder mehrere Lipasen oder Cutinasen, ausgewählt aus der Gruppe der Lipase aus Candida antarctica, der Lipase aus Mucor Mi ehei, der Lipase aus Aspergillus niger und der Cutinase aus Humicola insolvens oder eine oder mehrere dieser Lipasen und Cutinasen in Kombination mit weiteren Enzymen behandelt werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der pH der Lösung zwischen 2 und 12 liegt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei Alkohol/WasserGemische als Lösungsmittel verwendet werden können.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Polymer als Film, Folie, Granulat, oer als Beschichtung, als Ganzes oder zerkleinert vorliegt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei als biologisch abbaubare Polymere aliphati sche oder teilaromatische Polyester, thermoplastische aliphatische oder teilaromati sche Polyesterurethane, die auch Harnstoffgruppen aufweisen können, aliphatisch aromatische Polyestercarbonate und/oder aliphatische oder teilaromatische Poly esteramide eingesetzt werden.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei als Polymere eingesetzt werden : aliphatische oder teilaromatische Polyester aus A) linearen bifunktionellen Alkoholen und gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen und gegebenenfalls verzweigten bifunktionellen Alkoholen und zusätzlich gegebenenfalls höherfunktionellen Alkoholen sowie aus aliphatischen bifunktionellen Säuren und/oder gegebenenfalls aromatischen bifunktionellen Säuren und zusätzlich gegebenenfalls höher funktionellen Säuren oder B) aus säureund alkoholfunktionalisierten Bausteinen oder deren Derivaten oder einer Mischung oder einem Copolymer aus A und B, wobei die aromatischen Säuren nicht mehr als 50 Gew.% Anteil bezogen auf alle Säuren, ausmachen, und die Säuren auch in Form von Derivaten eingesetzt werden können ; aliphatische oder teilaromatische Polyesterurethane, die auch Harnstoffgruppen aufweisen können, aus C) einem Esteranteil aus bifunktionellen Alkoholen und/oder cycloaliphati schen bifunktionellen oder polycyclischen aliphatischen Alkoholen und/oder gegebenenfalls geringen Mengen verzweigten bifunktionellen Al koholen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionel len Alkoholen, sowie aus aliphatischen bifunktionellen Säuren und/oder gegebenenfalls aromatischen bifunktionellen Säuren und zusätzlich gege benenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren oder D) aus saureun alkoholfunktionalisierten Bausteinen, oder deren Derivaten, oder einer Mischung oder einem Copolymer aus C und D, und E) aus dem Reaktionsprodukt C und/oder D mit aliphatischen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls höher funktionellen Isocyanaten, gegebenenfalls zusätzlich mit linearen und/oder verzweigten und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder höher funktionellen Alkoholen, und/oder gegebenenfalls zusätzlich mit linearen und/oder verzweigten und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder höherfunktionellen Dialkylaminen oder Aminoalkoholen und/oder gegebenenfalls weitere modifizierte Amine oder Alkohole als freie Saure oder Salz, wobei der Esteranteil C) und/oder D) mindestens 75 Gew.%, bezogen auf die Summe aus C), D) und E), beträgt ; Aliphatischaromatische Polyestercarbonate aus F) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen, und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, und/oder gegebenenfalls geringen Mengen verzweigten bifunktionellen Alkoholen, und zusätz lich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zu sätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, oder G) aus saureun alkoholfunktionalisierten Bausteinen, oder deren Deri vaten, oder einer Mischung oder einem Copolymer aus F) und G) und H) einem Carb'onatanteil, der aus aromatischen bifunktionellen Phenolen, und Carbonatspendern hergestellt wird, wobei der Esteranteil F) und/oder G) mindestens 70 Gew.%, bezogen auf die Summe aus F), G) und H) beträgt ; Aliphatische oder teilaromatische Polyesteramide aus I) einem Esteranteil aus linearen oder aromatischen Alkoholen, und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen und/oder gegebenenfalls geringen Mengen verzweigten bifunktionellen Alkoholen, und zusätz lich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen, und zu sätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, oder K) aus saureun alkoholfunktionalisierten Bausteinen, oder deren Deri vaten, oder einer Mischung oder einem Copolymer aus I) und K) und L) einem Amidanteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktio nellen und/oder gegebenenfalls geringen Mengen verzweigten bifunk tionellen Aminen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen hö herfunktionellen Aminen, sowie aus linearen und/oder cycloaliphati schen bifunktionellen und/oder gegebenenfalls geringen Mengen ver zweigten bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Men gen höherfunktionellen Sauren, oder M) aus einem Amidanteil aus säureund aminfunktionalisierten cycloali phatischen Bausteinen, vorzugsweise mit 4 bis 20 CAtomen in der cycloaliphatischen Kette, bevorzugt o3Laurinlactam und besonders be vorzugt sCaprolactam, oder einer Mischung aus L) und M) als Amidanteil, wobei der Esteranteil A) und/oder B) mindestens 30 Gew.%, bezogen auf die Summe aus I), K), L) und M) beträgt.
Description:
Abbau von biologisch abbaubaren Polymeren mit Enzymen Die Erfindung betrifR den vollständigen Abbau von Formkörpern, Flächengebilden, Be- schichtungen, Verklebungen oder Schäumen aus biologisch abbaubaren Polymeren mit Enzymen. Insbesondere betrifft sie den enzymatischen Abbau von Polyesteramiden und Hamstoffgruppen aufweisenden Polyesterurethanen.

Vollständig biologisch abbaubare und kompostierbare Werkstoffe gewinnen zunehmend an Bedeutung. In den letzten Jahren ist eine Vielzahl derartiger Polymere mit dem Ziel ent- wickelt worden, einen Kunststoffverfügbar zu haben, der durch Kompostierung verwertet werden kann. Zur gleichen Zeit sind verschiedene Verordnungen und Normen erlassen worden, die den Zugang derartiger Materialien zur Kompostierung regeln (LAGA Merk- blatt M 10) bzw. die schadlose Kompostierbarkeit nachzuweisen vermögen (DIN 54900).

Unter biologischem Abbau wird in diesem Zusammenhang immer verstanden, daß die so bezeichneten Materialien in Gegenwart von Mikroorganismen durch diese vollständig zu C02 und Biomasse verstoffwechselt werden.

Von einigen Kunststoffen ist bekannt, daß deren Abbaubarkeit nicht nur durch das Wachstum von Mikroorganismen auf dem Polymer nachzuweisen ist, sondern auch mit Hilfe von Enzymen detektiert werden kann. Dabei wird das Prüfmaterial mit geeigneten Enzymen inkubiert und die Abbauprodukte werden analysiert (Jap. Pat. 56022324, Jap.

Pat. 06322263, Polymer Degradation and Stability, 1992, S 241-248). Andere Autoren nutzen die enzymatische Abbaubarkeit zum Nachweis einer prinzipiellen biologischen Ab- baubarkeit im Rahmen der Grundlagenforschung (Y. Tokiwa et al. in : J. E. Glass (Hrsg.) ACS Symposium series 433, 1990, S. 136-148). Im zitierten Artikel wird ausdrücklich erwähnt, daß ein vollständiger Abbau des Polymers nicht untersucht wurde. Uber einen vermeintlich vollständigen Polymerabbau wird in (FR 93-6070) berichtet. Bei dem hier verwendeten Polypropylenfumarat erreicht man jedoch lediglich die Spaltung der Ester- bindungen. Polypropylen, das bekanntermaßen nicht biologisch abbaubar ist, bleibt zurück.

In allen bisher bekannten Fällen verlief der enzymatische Polymerabbau entweder nur in sehr geringem Umfang oder aber sehr langsam. Eine gezielte Auswahl von Enzymen, die die untersuchten Polymere besonders effizient und schnell abbauen, ist nicht erwähnt.

Ebenso wird nicht auf mögliche technisch umsetzbare Anwendungen eines vollständigen Polymerabbaus mit Hilfe von Enzymen hingewiesen.

Von Polyesteramiden ist allgemein bekannt, daß sie einem biologischen Abbau unterliegen können (J. Appl. Polym. Sci., 1979, S 1701-1711, US-Pat 4343931, US-Pat 4529792, Jap. Pat. 79119593, Jap. Pat. 79119594, EP-A 641817).

Von Harnstoffgruppen aufweisenden Polyesterurethanen ist ebenfalls bekannt, daß sie vollständig biologisch abbaubar sein können. Die Geschwindigkeit und der Umfang des Abbaus hängen von der Monomerzusammensetzung ab (DE-A 195 17 185). Der enzy- matische Angriff einzelner Bindungen durch ein proteolytisches Enzym bei solchen Poly- meren ist beschrieben worden (G. T. Howard, R. C. Blake, ASM General Meeting 1996, Abstracts S 430). Ein vollständigen Abbau einer Folie oder eines Formkörpers wird nicht beschrieben.

Es wurde gefunden, daß Formkörper aus biologisch abbaubaren Polymeren mit Hilfe von bestimmten Enzymen bzw. Mischungen dieser bestimmten Enzyme mit gegebenenfalls weiteren Enzymen vollständig abgebaut werden können. Es wurde weiterhin gefunden, daß ausgewählte Enzyme in der Lage sind, derartige Polymere in technisch umsetzbaren Zeiträumen vollständig abzubauen. Dabei wird das Molekulargewicht des Polymers so weit reduziert, daß daraus hergestellte Produkte schnell bis zu den Monomeren abgebaut und vollständig aufgelöst werden. Dies gilt insbesondere fiir Folien, Flächengebilden, Be- schichtungen, Verklebungen, Spritzgußteile und Granulate aus biologisch abbaubaren Polymeren.

Die Zeiträume, die für eine vollständige Auflösung des Polymers notwendig sind, sind außerordentlich kurz. Der zugige und vollständige Abbau gelingt aber nur, wenn eine spe- zielle Kombination von Polymer und Enzym gewählt wird. Hierdurch unterscheidet sich der gefundene Effekt ganz wesentlich von den bisher bekannten Arbeiten zum enzymati- schen Abbau biologisch abbaubarer Polymere.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum enzymatischen Abbau von biologisch abbaubaren Polymeren, insbesondere Polyesteramiden und Harnstoffgruppen aufwei-

senden Polyesterurethanen, wobei die biologisch abbaubaren Polymere mit einer wäss- rigen Lösung, die gepuffert sein kann, enthaltend eine oder mehrere Lipasen oder Cutinasen, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe der Lipase aus Candida antarctica, insbesondere Komponente B, der Lipase aus Mucor Miehei (z. B. Lipo- zyme 20. 000 L), der Lipase aus Aspergillus niger und der Cutinase aus Humicola insolens oder eine oder mehrere dieser Lipasen und Cutinasen in Kombination mit weiteren Enzymen behandelt werden.

Als biologisch abbaubare und kompostierbare Polymere kommen aliphatische oder teilaromatische Polyester, thermoplastische aliphatische oder teilaromatische Poly- esterurethane, die auch Harnstoffgruppen aufweisen können, aliphatisch-aromatische Polyestercarbonate und aliphatische oder teilaromatische Polyesteramide in Frage.

Bevorzugt kommen Polyesteramide und Harnstoffgruppen aufweisende Polyester- urethane in Frage.

Die folgenden Polymere sind geeignet : Aliphatische oder teilaromatische Polyester aus A) linearen bifunktionellen Alkoholen, vorzugsweise C2-CI2-Alkyldiolen, wie bei- spielsweise Ethandiol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butandiol, und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Cyclohexandimethanol und/oder gegebenenfalls geringen Mengen verzweigten bifunktionellen Alkoholen, vorzugsweise C3-C, 2-Alkyldiolen, wie beispiels- weise Neopentylglygol, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höher- funktionellen Alkoholen, vorzugsweise C3-CI2-Alkylpolyole, wie beispiels- weise 1, 2, 3-Propantriol oder Trimethylolpropan, sowie aus aliphatischen bi- funktionellen Säuren, vorzugsweise C2-C12-Alkyldicarbonsäuren, wie bei- spielsweise und bevorzugt Bemsteinsäure oder Adipinsäure, und/oder gegebe- nenfalls aromatischen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Terephthal- säure oder Isophthalsäure oder Naphthalindicarbonsäure und zusätzlich gege- benenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren wie beispielsweise Trimellitsäure oder

B) aus säure-und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, vorzugsweise mit 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hy- droxyvaleriansäure oder Milchsäure, oder deren Derivaten, beispielsweise E-Caprolacton oder Dilactid, oder einer Mischung oder einem Copolymer aus A und B, wobei die aromatischen Säuren nicht mehr als 50 Gew.-% Anteil, bezogen auf alle Säuren, ausmachen.

Die Säuren können auch in Form von Derivaten wie beispielsweise Säurechloride oder Ester eingesetzt werden ; Aliphatische oder teilaromatische Polyesterurethane, die auch Harnstoffgruppen auf- weisen können, aus C) einem Esteranteil aus bifunktionellen Alkoholen, vorzugsweise C2-CI2-Alkyl- diolen wie beispielsweise Ethandiol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butan- diol, und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen oder polycyclischen aliphati- schen Alkoholen wie beispielsweise Cyclohexandimethanol und/oder gegebe- nenfalls geringeren Mengen verzweigten bifunktionellen Alkoholen, vorzugs- weise C3-CI2-Alkyldiolen, wie beispielsweise Neopentylglykol, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, vorzugsweise C3-Cz2-Alkylpolyolen, wie beispielsweise 1, 2, 3-Propantriol oder Trimethylol- propan, sowie aus aliphatischen bifunktionellen Säuren, vorzugsweise C2-C12- Alkyldicarbonsäuren, wie beispielsweise und bevorzugt Bernsteinsäure oder Adipinsäure, und/oder gegebenenfalls aromatischen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Terephthalsäure oder Isophthalsäure oder Naphthalindicarbon- säure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säu- ren wie beispielsweise Trimellitsäure oder

D) aus saure-un alkoholfunktionalisierten Bausteinen, vorzugsweise mit 2 bis 12 C-Atomen beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure oder Milchsäure, oder deren Derivaten, beispielsweise £-Caprolacton oder Dilactid, oder einer Mischung oder einem Copolymer aus C und D, und E) aus dem Reaktionsprodukt von C und/oder D mit aliphatischen und/oder cy- cloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls höherfunktionel- len Isocyanaten, mit vorzugsweise I bis 12 C-Atomen bzw. 5 bis 8 C-Atomen im Falle von cycloaliphatischen Isocyanaten, z. B. Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, gegebenenfalls zusätzlich mit linearen und/oder verzweigten und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder höherfunktionellen Alkoholen, vorzugsweise C3-CI2-Alkylpolyolen bzw. 5-8 C-Atomen im Falle von cycloaliphatischen Alkoholen, z. B. Ethan- diol, Hexandiol, Butandiol, Cyclohexandimethanol, und/oder gegebenenfalls zusätzlich mit linearen und/oder verzweigten und/oder cycloaliphatischen bi- funktionellen und/oder höherfunktionellen Dialkylaminen oder Aminoalkoho- len mit vorzugsweise 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette, wie beispielsweise Ethylendiamin oder Aminoethanol und/oder gegebenenfalls weitere modifi- zierte Amine oder Alkohole wie beispielsweise Ethylendiaminethansulfon- saure, als freie Säure oder Salz, wobei der Esteranteil C) und/oder D) mindestens 75 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus C), D) und E), beträgt ; Aliphatisch-aromatische Polyestercarbonate aus F) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen, vorzugsweise C2-CI2-Alkyldiolen wie beispielsweise Ethandiol, Butandiol, Hexandiol, bevor- zugt Butandiol und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Cyclohexandimethanol und/oder gegebenenfalls geringen Men- gen verzweigten bifunktionellen Alkoholen, vorzugsweise mit 3 bis 12 C-

Atomen in der Alkylkette, wie beispielsweise Neopentylglykol, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, vorzugsweise mit 3 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette, wie beispielsweise 1, 2, 3-Propantriol oder Trimethylolpropan, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bi- funktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionel- len Säuren, vorzugsweise mit 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette bevorzugt Adipinsäure, oder G) aus säure-und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, vorzugsweise mit 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hy- droxyvaleriansäure oder Milchsäure, oder deren Derivaten, beispielsweise s-Caprolacton oder Dilactid, oder einer Mischung oder einem Copolymer aus F) und G) und H) einem Carbonatanteil, der aus aromatischen bifunktionellen Phenolen, bevor- zugt Bisphenol-A, und Carbonatspendern, beispielsweise Phosgen, hergestellt wurde.

Der Esteranteil F) und/oder G) muß mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus F), G) und H) beträgt ; Aliphatische oder teilaromatische Polyesteramide aus I) einem Esteranteil aus linearen oder aromatischen Alkoholen, vorzugsweise C2-Cz2-Alkyldiolen, wie beispielsweise Ethandiol, Butandiol, Hexandiol, be- vorzugt Butandiol und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Cyclohexandimethanol und/oder gegebenenfalls geringen Men- gen verzweigten bifunktionellen Alkoholen, vorzugsweise C3-CI2-Alkyldiolen, wie beispielsweise Neopentylglykol, und zusätzlich gegebenenfalls geringen

Mengen höherfunktionellen Alkoholen, vorzugsweise C3-CI2-Alkylpolyole, wie beispielsweise 1, 2, 3-Propantriol oder Trimethylolpropan sowie aus linea- ren und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, vorzugsweise mit 2 bis 12 C- Atomen in der Alkylkette bzw. Phenyl-oder Naphtylringe, bevorzugt Adipin- saure, oder K) aus säure-und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, vorzugsweise mit 2 bis 12 C-Atomen in der Kohlenstoffkette, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure oder Milchsäure, oder deren Derivaten, beispielsweise e-Caprolacton oder Dilactid, oder einer Mischung oder einem Copolymer aus I) und K) und L) einem Amidanteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder gegebenenfalls geringen Mengen verzweigten bifunktionellen Ami- nen mit vorzugsweise 1 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette bzw. C5 oder C6 cycloaliphatischen bifunktionellen Aminen und zusätzlich gegebenenfalls gerin- gen Mengen höherfunktionellen Aminen, unter den Aminen bevorzugt Isopho- rondiamin und besonders bevorzugt Hexamethylendiamin, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder gegebenenfalls geringen Mengen verzweigten bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, vorzugsweise mit 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette, bevorzugt Adipinsäure, oder M) aus einem Amidanteil aus saure-un aminfunktionalisierten cycloaliphatischen Bausteinen, vorzugsweise mit 4 bis 20 C-Atomen in der cycloaliphatischen Kette, bevorzugt-Laurinlactam und besonders bevorzugt s-Caprolactam, oder einer Mischung aus L) und M) als Amidanteil.

Der Esteranteil A) und/oder B) muß mindestens 30 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus I), K), L) und M) betragen.

Alle biologisch und enzymatisch abbaubaren Polyesterurethane, Polyester, Polyester- carbonate und Polyesteramide haben ein Molgewicht von mindestens 10. 000 g/mol und besitzen im allgemeinen eine statistische Verteilung der Ausgangsstoffe im Poly- mer. Bei polyurethantypischem Polymeraufbau, gegebenenfalls aus C) und D) sowie aus E) ist eine vollständig statistische Verteilung der Monomerbausteine nicht immer zu erwarten. Alle biologisch abbaubaren Polyesterurethane, Polyester, Polyester- carbonate und Polyesteramide, bevorzugt Polyesterurethane, können als Substanz, Lösung oder Dispersion, als Dispersion bevorzugt in Wasser, vorliegen.

Die erfindungsgemäßen vollständig biologisch und enzymatisch abbaubaren Polyester- urethane, Polyester, Polyestercarbonate und Polyesteramide können mit Füll-und Verstarkungsstoffen und/oder mit Verarbeitungshilfsmitteln wie beispielsweise Nukle- ierungshilfsmitteln, Entformungshilfsmitteln oder Stabilisatoren ausgestattet sein, wo- bei darauf zu achten ist, daß die vollständige biologische und enzymatische Abbau- barkeit nicht beeinträchtigt wird oder die verbliebenen Substanzen im Sinne einer Weiterbehandlung (z. B. Abwasserreinigung) unschädlich sind.

Erfindungsgemäß geeignete Füll-und Verstärkungsstoffe können sein Mineralien wie beispielsweise Kaolin, Kreide, Gips, Kalk oder Talk oder Naturstoffe wie beispiels- weise Stärke oder modifizierte Stärke, Cellulose oder Cellulosederivate oder Cellulo- seprodukte, Holzmehl oder Naturfasern wie beilspielsweise Hanf, Flachs, Raps oder Ramie.

Die erfindungsgemäßen vollständig biologisch und enzymatisch abbaubaren Polyester- urethane, Polyestercarbonate und Polyesteramide können miteinander und auch mit anderen Blendpartnern gemischt werden, wobei darauf zu achten ist, daß die verblie- benen Substanzen im Sinne einer Weiterbehandlung (z. B. Abwasserreinigung) un- schädlich sind. Als weitere Blendpartner können andere biologisch abbaubare oder biologisch nicht abbaubare Polymere verwendet werden.

Für den enzymatischen Abbau wird die Lipase aus Candida antarctica Komponente B., die Lipase aus Aspe ; gillus niger oder die Lipase aus Mucor Miehei (z. B. Lipozyme 20. 000 L, Novo Nordisk A/S, Dänemark) oder eine Mischung davon venvendet. Diese Enzyme können auch jeweils oder in Mischung mit weiteren Enzymen gemischt werden.

Das Verhältnis, in dem Enzyme in Kombination eingesetzt werden, ist durch deren Aktivi- tät gegenüber dem Polymer oder seinen Abbauprodukten festgelegt. Die Enzyme können in einem Aktivitätsverhältnis 5 : 95 bis 95 : 5 eingesetzt werden, bevorzugt beträgt das Ver- hältnis 20 : 80 bis 80 : 20 und besonders bevorzugt 40 : 60 oder 60 : 40. Die Bestimmung der Aktivität erfolgt beispielsweise über Freisetzung saurer Gruppen während des enzymati- schen Polymerabbaus mittels Titration. Es können weitere lipolytische und/oder proteolyti- sche Enzyme eingesetzt werden.

Weiterhin können Metallione, wie beispielsweise Natrium-oder Calciumione, zugesetzt werden. Anionische oder nichtionische Tenside wie beispielsweise sekundäre Alkoholeth- oxylate können ebenfalls zugesetzt werden.

Die erfindungsgemäß verwendbare Lipase (B) aus dem Stamm Candida antarctica Kom- ponente B ist beschrieben in WO 88/02775.

Die Lipase Lipozyme 20. 000 L ist ein Handelsprodukt der Fa. Novo Nordisk Dänemark.

Die Lipase aus dem Stamm Aspergillus niger ist käuflich zu erhalten beispielsweise bei der Fa. Fluka, Buchs, Liechtenstein.

Als lipolytische Enzyme werden im Sinne dieser Erfindung Lipasen, Cutinasen, Esterasen, Phospholipasen and Lysophospholipasen bezeichnet. Die lipolytischen Enzyme stammen bevorzugt aus Mikroorganismen. Insbesondere stammen sie aus Bakterien, Pilzen oder Hefen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsfbrm können die lipolytischen Enzyme stammen aus Absidia, insbesondere Absidia blakesleena und Absidia co7ynrbifera, As- pergillus, insbesondere Aspergillus niger und Aspergillus flavus, Achromobacter, insbe- sondere Aclmomobacter ioplzagus, Aureobasidium, insbesondere Aureobasidium pullu- lans, Bacillus, insbesondere Bacillus pumilus und Bacillus stearothermophilus, Brochot-

rix, insbesondere Brochotrix thermosophata, Candida, insbesondere Candida cylindracea (Candida rugosa), Candida paralypolitica und Candida antarctica, Chromobacter, ins- besondere Chromobacter viscosum, Coprinus, insbesondere Coprinus s cinerius, Fusariu, insbesondere Fusarium oxysporum und Fusarium. solani, Geotricum insbesondere Geof- ricum penicillatum, Hansenula insbesondere Hansenula anomala, Humicola, insbeson- dere Humicola brevispora, Humicola brevis var. thermoidea und Huniicola insolents, Hy- phozyma, Lactobacillus, insbesondere Lactobacillus curvatus, Penicillilini insbesondere Penicillium cyclopium, Penicillium crustosum und Penicillium expansum, Pseudomonas, insbesondere Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas cepacia, Pseudonzonas flzrore- scens, Pseudomonas fragi, Pseudomonas, mephitica, Pseudomonas alcaligenes, Pseudo- monas plantari, Pseudomonas pseudoalcaligenes, Pseudomonas putida, Pseudomor7a. s mendocina oder Pseudomonas stutzeri, Rhizomucor, insbesondere Rhizomucor miehei, Rhizopus insbesondere Rhizopus japonius, Rhizopus microsporus, Rhizopus delemar, Rhizopus niveus, Rhizopus arhizus und Rhizopus nodosus, Rhodotorula, insbesondere Rhodotorula glutinis, Sporobolomyces, insbesondere Sporobolomyces shibatanus, 7her- momyces, insbesondere Thermomyces lanuginosus (früher Humicola lanuginosa), 7hiarosporella, insbesondere Thiarosporella phaseolina und/oder Trichoderma insbeson- dere Trichoderma harzanium, Trichoderma reesei. Weiter können die lipolytischen En- zyme auch pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sein.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform stammen die lipolytischen Enzyme gemäß dieser Erfindung aus einem Stamm von Candida cylindracea, einem Stamm von Candida antarctica insbesondere die Lipase B aus Candida antarctica (WO 88/02775), aus einem Stamm von Pseudomonas cepacia, einem Stamm von Hyphozynza, einem Stamm von Aspergillus niger und/oder einem Stamm von Mucor mihei.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das lipolytische Enzym eine Esterase, die aus einem Stamm von Rhodosporidium, insbesondere Rhodosporidium toruloides oder einem Stamm von Pseudomonas insbesondere Pseudomonas aerigunosa, Pseudo- monas pseudoalcaligenes, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida und Pseudo- monas maltophilia.

Bevorzugt stammen die Proteasen aus Bakterien der Gattung Bacilles, besonders bevor- zugt eignen sich Proteasen der Organismen Bacillus alcalophilus und Bacilles licheni- formis.

Geeignete Mikroorganismen zur Herstellung der erfindungsgemäß geeigneten Enzyme, wie beispielsweise Candida antarctica, können nach den üblichen Methoden der Mikro- biologie isoliert werden, z. B. durch Anzucht auf üblichen Nährmedien und Prüfung auf Lipase-Aktivität. Die Isolierung und Reinigung der Enzyme erfolgt ebenfalls nach den üb- lichen Methoden (vgl. z. B. WO 88/2775).

Die zur Durchführung des Verfahrens benötigte wäßrige Lösung kann gepuffert sein.. Der pH-Wert liegt im allgemeinen zwischen 2 und 12, bevorzugt zwischen 5 und 9 und beson- ders bevorzugt zwischen 6 und 8. Die Temperatur, bei der der enzymatische Abbau durchgeführt wird, liegt im allgemeinen zwischen 5 und 95°C liegen, bevorzugt liegt sie zwischen 20 und 70°C und besonders bevorzugt zwischen 30 und 50°C. Alkohol/Wasser- gemische können ebenfalls als Lösungsmittel verwendet werden.

Folgende Puffer sind beispielsweise erfindungsgemäß einsetzbar : Citrat, Acetat, Phosphat, Formiat, Carbonat, Tris-hydroxymethylaminomethat, Triethanolamin, Irnidazol, Oxalat, Tartrat, Fumarat, Maleinat, Phthalat, Succinat, Ethylendiamin sowie Gemische mehrerer von ihnen. Bevorzugt werden Acetat, Phosphat und Citrat als Pulser eingesetzt.

Das Verfahren kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden : Das Polymer wird der wässrigen Enzym-enthaltenden Lösung zugesetzt. Das biologisch abbaubare Polymer kann als Film, Folie oder Granulat zugesetzt werden. Formkörper kön- nen als Ganzes oder zerkleinert zugesetzt werden. Beschichtete oder verklebte Materialien oder Materialien, bei denen mit biologisch abbaubaren Polymeren Beschichtungen aufge- tragen wurden oder Verklebungen erzeugt wurden, wie beispielsweise Papier oder Pappe sowie beschichtetes Papier oder beschichtete Pappe, können als Ganzes oder zerkleinert der enzymhaltigen Lösung zugesetzt werden.

Weiter kann man die wässrige enzymhaltige Lösung durch Aufsprühen auf die abzubau- ende Beschichtung oder den abzubauenden Formkörper auftragen oder aufsprühen.

Das beschriebene Verfahren des enzymatischen Abbaus von biologisch und enzymatisch abbaubaren Polymeren (=BUEAP) sowie daraus hergestellten Blends kann erfindungsge- mäß beispielsweise eingesetzt werden zum bzw. zur -Einschluß von Chemikalien, Wirkstoffen, Hormonen, Hilfsmitteln, Enzymen, Mi- kroorganismen, Pflanzensamen in BUEAP (z. B. Kapseln und Mikrokapseln) und deren gezielter Freisetzung durch den Zusatz von Enzymen.

-Einsatz von BUEAP als Kleber oder Binder zum Herstellen von Verbundmate- rialien oder Formteilen aus nicht formbaren Materialien mit dem Ziel, diese durch Zusatz von Enzymen wieder aufzulösen.

-Einsatz von BUEAP zur Herstellung polymerer Verbunde wie beispielsweise Holzverbunde für Verschalungen (z. B. Bauverschalungen) mit dem Ziel, diese durch Zusatz von Enzymen aufzulösen bzw. ihre Ablösbarkeit zu beschleunigen -Einsatz von BUEAP zum Beschichten, Verkleben oder Leimen von Pappe oder Papier mit dem Ziel, BUEAP enzymatisch abzubauen und zu entfemen. Dieses umfaßt insbesondere das Recycling von beschichtetem und/oder geleimtem Papier, Kaschierfolien oder Blisterverpackungen. Dieses umfaßt auch Blends aus BUEAP und nicht abbaubaren Polymeren, die durch die Enzymbehandlung ab-oder auflös- bar werden. Dies umfaßt weiter das Beschichten von Pappe oder Papier mit BUEAP mit dem Ziel, schwer ablösbare Druckfarben (z. B. solche, die mit W vemetzbar sind) mit Hilfe von Enzymen in einem Deinkingprozeß zu entfemen.

-Einsatz von BUEAP zum Verkleben oder Beschichten von Pappe oder Papier mit anderen Kunststoffen, Lacken oder metallischen Materialien insbesondere Alumi- nium mit dem Ziel, BUEAP enzymatisch abzubauen und so die anderen Kunst- stoffe, Lacke oder Metalle zu entfemen um sie gegebenenfalls zu recyclen. Fol- gende Kunststoffe oder Lacke sind u. a. erfindungsgemäß : Polyester, Polyamide,

Polyurethane, Polyolefine insbesonders Polyethylen und Polypropylen, Polyacry- late, Elastomere wie Kautschuk und seine Derivate, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Celluloseester, Acrylnitril enthaltende Styrolbutadienpolymere und Melaninharze. Dieses umfaßt insbesondere das Recycling von beschichtetem Pa- pier, Kaschierfolien oder Blisterverpackungen.

Einsatz von BUEAP als Binder für das Aufbringen von Mikrokapseln auf kohle- freie Durchschreibepapiere mit dem Ziel, den Binder selektiv durch Enzyme zu entfemen um das Papier zu recyclen.

Einsatz von Formkörpern, Flächengebilden, Verklebungen, Beschichtungen oder Schäumen aus BUEAP mit dem Ziel, diese durch eine Vorbehandlung mit Enzy- men abzubauen. Dies umfaßt insbesondere die Verflüssigung mit dem Ziel, die BUEAP nach Nutzung als Abfall über eine Kläranlage zu entsorgen oder das Vo- lumen des Abfalls zu reduzieren.

Herstellung von Formkörpem, Flächengebilden, Schäumen oder Beschichtungen die durch den Zusatz geeigneter Enzyme gezielt porenhaltig gemacht werden kön- nen.

Herstellung von Fasern, Geweben, Textilien aus BUEAP, die durch den Einsatz von Enzymen aufgelöst oder in ihrem Volumen reduziert werden können.

Einsatz von Enzymen zum Abbau von BUEAP mit dem Ziel, daraus wässrige Dispersionen herzustellen.

Selektive Entfernung von Beschichtungen, Überzügen, Hüllen oder Lacken aus BUEAP mit Hilfe von Enzymen.

Herstellung von Oligomeren aus BUEAP mit Hilfe von Enzymen.

Herstellung von Flächengebilden, Formkörpern, Schäumen oder Beschichtungen, die Chemikalien, Wirkstoffe, Hilfsmittel, Enzyme, Mikroorganismen oder Pflan-

zensamen enthalten können, um diese auszubringen und durch enzymatischen Ab- bau dann freizusetzen.

Herstellung von Verpackungen aus BUEAP jeder Art mit dem Ziel, das Verpackte zu behandeln und nach der Behandlung durch Zusatz von Enzymen wieder freizu- setzen. Dies betriff) insbesondere das Verpacken von Wäsche und das enzymati- sche Auflösen der Verpackung in einem Waschgang. Dies betrifEt weiter insbeson- dere die Sammlung von Nahrungsmittelresten oder anderen Gütern in Folien aus BUEAP mit dem Ziel, diese zu sterilisieren, steril zu lagern und dann durch Zusatz von Enzymen wieder freizusetzen.

Auflösen von Hygiene bags (Ostomy-Bags) fur künstliche Darmausgänge mit Hilfe von Enzymen.

Einsatz von BUEAP zur Herstellung von Druckfarben, mit dem Ziel, eine enzy- matisch auf-und/oder ablösbare Farbe für einen enzymatischen Deinkingprozess herzustellen.

Einsatz von BUEAP zum Verpacken von Wirkstoffen oder toxischen Verbindun- gen insbesondere Pflanzenschutzmitteln mit dem Ziel, eine enzymatisch auflösbare Verpackung oder ein enzymatisch auflösbares inlay herzustellen, das ein schad- stofffreies Recycling der Umverpackung ermöglicht.

Einsatz von BUEAP zum Sammeln von Abfallen insbesondere Fäkalien mit dem Ziel, die Verpackung nach der Sammlung mit Hilfe von Enzymen aufzulösen um das Verpackte freizusetzen und/oder zu entsorgen.

Einsatz vom BUEAP in Kombination mit anderen Werkstoffen oder als deren Beschichtung (z. B. Metallen oder nicht abbaubaren Kunststoffen) mit dem Ziel, die BUEAP nach Nutzung enzymatisch abzubauen um die anderen Werkstoffe zurückzugewinnen. Dies gilt insbesondere für das Recycling von elektronischen Bauelementen.

-Einsatz einer Kombination von BUEAP und Enzymen mit dem Ziel, die BUEAP mit Enzymen zu behandeln, um deren biologische Abbaubarkeit in einem Kom- postierproze# oder einem anaeroben Behandlungsprozeß zu beschleunigen.

Beispiele Die in den Beispielen angegebenen Enzyme werden als Feststoff oder als flüssige Enzym- lösung zugesetzt. Die zugesetzten Aktivitäten ergeben sich aus folgenden Angaben : 1. Lipozym 20. 000 L (Lipase aus Mucor Mihei) ist ein Handelsprodukt der Firma Novo Nordisk. Die Aktivität der Enzymlösung wird vom Hersteller garantiert. Sie beträgt 20. 000 Lipase Units/g. Dabei ist ein unit definiert als die Menge Enzym, die aus Tributyrin pro Minute bei 30°C und pH 7, 0 ein Rmol Butyrat freisetzt. Die Methode zur Aktivitatsbestimmung ist beim Hersteller unter der Bezeichnung"AF 95"erhältlich.

2. Lipase Komponente B aus Candida antarctica ist eine Enzymlösung, deren Aktivi- tät 16. 000 LU/ml besitzt. Es wird ein experimentelles Produkt der Firma Novo Nordisk eingesetzt. Die Aktivität ist wiederum definiert als Freisetzung von Buty- rat aus Tributrin. Die Methode zur Aktivitätsbestimmung ist bei Novo Nordisk unter der Bezeichung #AF95/5" erhältlich.

3. Lipase aus Aspergillus niger ist ein Handelprodukt der Firma Fluka. Die angege- bene Aktivität beträgt 1 U/mg. Die Aktivität ist definiert als die Enzymmenge, die 1 µmol Ölsäure pro Minute bei pH 8 und 40°C aus Triolein (ebenfalls Fluka) freisetzt.

Beispiel 1 Kleine Stücke einer Blasfolie mit einer Dicke von 50 um aus Polyesteramid aus 60 Gew. % Caprolactam und 40 Gew. d/o Ester aus Adipinsäure und Butandiol statistisch copolycon- densiert mit einer relativen Lösungsviskosität von 2, 5, gemessen an einer 1-gew.-% igen Lösung in meta-Kresol bei 20°C werden in je 10 ml 100 mM Kalium-Phosphat-Puffer pH 7, 0 eingelegt.

Anschließend wird das Enzym in fester Form in der angegebenen Menge zugesetzt.

Die Inkubation erfolgt über mehrere Stunden.

Tabelle 1 : Abbau von Polyesteramid Enzym Eingesetzte Abbau Menge Beispiel 1 Lipase aus Candida antarctica, Komponente B 3 mg ++ Kontrolle Destilliertes Wasser Kontrolle Puffer- - kein Abbau, Folie intakt +-kaum Abbau, Folie fast vollständig + Abbau unvollständig, Folie zu zahlreichen Stücken zerfallen ++ vollständiger Abbau, Folie vollständig aufgelöst Obiges Beispiel zeigt, daß ein vollständiger Abbau im Testzeitraum mit der Lipase aus candida antarctica, Komponente B erreicht wird. Die Kontrollexperimente belegen, daß der Zusatz von Wasser und Puffer das Polymer nicht abbauen bzw. nur unvollständig abbauen.

Beispiel 2 Spritzgußteile und Blasfolie unterschiedlicher Dicke aus Polyesteramid mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 werden bei 37 °C unter Schütteln (200 rpm) in 200 ml 50 mM KP-Puffer pH 7, 5 (0, 02 % Na-Azid) inkubiert. 50 mg festes Enzymgranulat der Lipase Komponente B aus Candida antarctica werden zugesetzt. Während der Inkubation

der Proben wird der pH-Wert durch Zusatz von KOH konstant gehalten. Der vollständige Abbau der Probe wird durch visuelle Begutachtung bestimmt.

Tabelle 2 : Abbau von Formkorpern mit Enzymen Ansatz Nr. Dicke der Probe vollständiger Abbau Ausgangsgewicht des Beispiel 2 nach Tagen Polymeren I Blasfolie 50 m0, 210, 35 2 0,9 mm 3,9 1,4 3 1, 7 mm 6, 6 1, 7 4 4 mm 14 1, 5 5 6 mm 22 1, 8 Beispiel 3 Schreibpapier wird mit einer Blasfolie aus Polyesteramid mit der gleichen Zusammenset- zung wie in Beispiel 1 beschichtet. Das beschichtete Papier wird in einem Mixer in kleine Stücke zerschlagen und in eine mit 50 mM KP-Puffer pH 7, 0 (0, 02 % Azid) gepufferte Lösung überführt. Es wird eine Stoffdichte von 3 % eingestellt. Der Lösung werden 0, 5 % (v/v) einer Enzymlösung zugesetzt, die die Lipase Komponente B aus Candida antarctica enthält. In regelmäßigen Abständen werden dem Gemisch Proben entnommen, in denen der Gehalt an Adipinsäure gemessen wird. Diese ist im geprüften Polymer als Monomer- baustein enthalten.

In einem Vorversuch ist gefunden worden, daß eine dieser Beschichtung vergleichbare Blasfolie genau dann vollstßndig abgebaut worden ist, wenn der Gehalt an Adipinsäure in der Flüssigkeit 6 mmol/1 übersteigt. Daher kann der vollständige Abbau der Papierbe- schichtung über die Freisetzung von Adipinsäure verfolgt werden.

Innerhalb von 2 Stunden ist die Beschichtung vollständig aufgelöst. In einem Vergleichs- ansatz ohne Enzym wird kein Abbau der Beschichtung beobachtet.

Beispiel 4 300 mg Granulat eines Harnstoffgruppen aufweisenden Polyesterurethans (Degranil# DLN Handelsprodukt der Firma BAYER AG) werden zu 50 ml Kalium-Phosphat-Puffer, 200 mM, pH 6, 95, 0, 02 % Natriumazid gegeben. Anschließend werden unterschiedliche Enzyme in der angegebenen Menge zugesetzt. Die Einsatzmenge ist in der Tabelle 3 wie- dergegeben. Angegeben ist jeweils die Endkonzentration im Ansatz. Die Endkonzentration flüssiger Enzyme beträgt 1 % (v/v). Bei festen Enzymen wird 0, 1 % (w/v) zugesetzt. Nach 20, 51, 164 und 358 Stunden werden den Ansätzen Proben entnommen, in denen der pH- Wert und der Gehalt an Adipinsäure bestimmt wird. Adipinsäure ist eines der Monomere, aus denen das untersuchte Polymer aufgebaut ist. Am Ende der Inkubation wird der Ge- halt an nicht abgebautem Polymer bestimmt. Dazu wird der gesamte Ansatz durch einen Faltenfilter gegeben und dessen Gewichtszunahme nach Trocknung bestimmt. Über die Gewichtsdifferenz gegenüber der ursprünglichen Menge wird der Abbaugrad bestimmt.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt.

Tabelle 3 : Abbau des Harnstoffgruppen aufweisenden Polyesterurethans DegranilX DLN mit Enzymen -Restpolymer nach Abschluß der Inkubation- Enzym des Restpolymers in % Vergleich ohne 101, 6 Beispiel 4-1 1 % Lipozym 20. 000 L v/v 8, 6 Beispiel 4-2 1 % Lip. C. antarctica Komp. B. v/v 4 Beispiel 4-3 0, 1 % Lip. A niger w/v 27, 9 Degranil DLN ist ein Handelsprodukt der Firma Bayer Lipozym 20. 000 L ist ein Handelsprodukt der Firma Novo Nordisk.

Die genannten 3 Enzyme sind in der Lage, das geprüfte Polymer in nennenswerten Umfang abzubauen. Die Lipase aus C. antarctica Komp. B. baut das Polymer beson- ders schnell ab. Bereits zum Zeitpunkt der ersten Probennahme beträgt der Gehalt an Adipinsäure über 13 mg/ml. Bei den übrigen Ansätzen erreicht die Menge an freige- setzter Adipinsäure erst am Ende der Inkubation ihr Maximum.

Beispiel 5 Enzymatischer Abbau von Polyesterurethanen Als Prüfmaterial wird feines Granulat von Bionolle 1010 und 3030 eingesetzt. Bio- nolle 1010 und 3030 sind Handelsprodukte der Firma Showa Denko. Es handelt sich um Polyesterurethane, in denen Polyester mit geringen Mengen Diisocyanat verlängert sind.

300 mg feines Granulat des Polymers werden zu 100 ml Kalium-Phosphat-Puffer, 100 mM, pH 7, 0, 02 % Na-Azid gegeben. Anschließend werden lipolytische Enzyme in der angegebenen Menge zugesetzt.

Die Einsatzmenge ist in der Tabelle wiedergegeben. Angegeben ist jeweils die Endkonzen- tration im Ansatz. Die Endkonzentration flüssiger Enzyme beträgt I % (v/v). Bei festen Enzymen wird 0, 1 % (w/v) zugesetzt. Am Ende der Inkubation wird der Gehalt an nicht abgebautem Polymer bestimmt. Dazu wird der gesamte Ansatz durch einen Faltenfilter gegeben und dessen Gewichtszunahme nach Trocknung bestimmt. Über die Gewichts- differenz gegenüber der ursprünglichen Menge wird der Abbaugrad bestimmt.

Der Abbruch der Ansätze, die Bionolle 1010 enthalten, erfolgt nach 5 Tagen.

Der Abbruch der Ansätze, die Bionolle 3030 enthalten, erfolgt überwiegend nach 2 Tagen. Die Ansätze, die Bionolle 3030 enthalten und die die Enzyme Lipozyme und Lipase aus Aspergillus niger enthalten, erfolgt nach 3 Tagen.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefaßt.

Tabelle 4 Abbau von mit Diisocyanaten verlängerten Polyestern (Polyesterurethanen) durch Enzyme -Restpolymer nach Abschluß der Inkubation- Enzym Bionolle Bionolle 3030 1010 % der Ausgangsmenge Kontrolle ohne 102 Beispiel 5-1 1 % Lipozyme 20. 000 L 46 Beispiel 5-2 1 % Lipase Cand. antarctica Komponente B 28 Beispiel 5-3 0, 1 % Lip. aus Aspergillus niger 53 Kontrolle ohne 99 Beispiel 5-4 1 % Lipase Cand. antarctica Komponente B 33

Lipozyme 20. 000 L ist der Handelsname einer Lipase der Firma Novo Nordisk.

Beispiel 6 Enzymatischer Abbau von Polylactid Als Prüfmaterial wird feines Granulat von Polylactid (=PLA) eingesetzt. Die Ver- suchsdurchführung erfolgt wie in Beispiel 4 beschrieben.

Nach 2 Tagen wird der Gehalt an nicht abgebautem Polymer bestimmt.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.

Tabelle 5 Abbau von Polylactid durch Enzyme -Restpolymer nach Abschluß der Inkubation- Enzym % der Ausgangsmenge Kontrolle ohne 100 Beispiel 6-1 1% Lipozyme 20. 000L 11 Beispiel 6-2 0, 1% Lip. aus Aspergillus niger 28 Beispiel 7 Enzymatischer Abbau eines Copolyesters Als Prüfmaterial wird feines Granulat eines Polyesters, polykondensiert nach üblicher Veresterung aus 2797 g Dimethylterephthalat, 4217 g 1, 4-Butandiol, 3157 g Adipin- saure und 3, 1 g Titantetraisopropylat/Triphenylphosphat 1 : 1 eingesetzt. Die Ver- suchsdurchführung erfolgt wie in Beispiel 4 beschrieben.

Nach 5 Tagen wird der Gehalt an nicht abgebautem Polymer bestimmt.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.

Tabelle 6 Abbau von Copolyester durch Enzyme -Restpolymer nach Abschluß der Inkubation- Enzym % der Ausgangsmenge Kontrolle ohne 100 Beispiel 1% Lipase Cand. antarctica Komponente B 55 Beispiel 8 Enzymatische Entfernung einer Polyesteramidbeschichtung und einer Polyethy- lenbeschichtung auf Papier Papiere, die mit biologisch abbaubarem Polyesteramid (siehe Beispiel 1) beschichtet sind oder auf die eine Polyethylen-Folie aufgeklebt ist, werden enzymatisch behandelt.

Zum Aufkleben des Polyethylens auf das Papier wird biologisch abbaubares Polyester- amid verwendet.

Jeweils 5 x 5 cm große Stücke von beschichtetem Papier werden ausgeschnitten und in einem verschlossenen 250 ml-Erlenmeyerkolben in 120 ml 0, 1 M di-Kaliumhydro- genphosphat-Pufferlösung (pH 6, 5) bei 37°C unter starkem Schütteln (220 U/min) inkubiert. Die Pufferlösung enthält 0, 5 % v/v Lipase aus Candida antarctica Komp. B und 0, 02 % w/v Na-Azid.

Nach wenigen Stunden Inkubationszeit ist die biologisch abbaubare Polyesteramid- Beschichtung von dem Papier heruntergelöst. Dies kann an der leichten Trübung der Pufferlösung erkannt werden.

Nach 36 h hat sich die mit biologisch abbaubarem Polyesteramid aufgeklebte Polyethylen-Folie von dem Papier getrennt. In der Lösung schwimmen zwei getrennte Schichten von Polyethylen und Papier. Bei kleineren Papierstücken, die genauso be- schichtet sind, erfolgt die Ablösung deutlich schneller.

In der Pufferlösung können die enzymatischen Abbauprodukte des Polyesteramids durch HPLC-Analytik nachgewiesen werden.

Die Pufferlösung des Kontrollansatzes, der kein Enzym enthält, ist bei Versuchsab- bruch nach 36 Stunden noch klar und enthält keine Abbauprodukte des Polyester- amids.

Beispiel 9 Verkleben von Papier mit biologisch abbaubarem Polyesteramid und anschlie- ßende enzymatische Trennung der Papierschichten Papiere können mit biologisch abbaubarem Polyesteramid zusammengeklebt und an- schließend durch enzymatische Behandlung mit Lipase aus Candida antarctica Kom- ponente B wieder voneinander getrennt werden.

Dazu werden auf einer Heizplatte zwei ca. 2 x 2 cm große Papierstücke, zwischen die ein gleichgroßes Stück einer Folie aus biologisch abbaubarem Polyesteramids (siehe Beispiel 1) gelegt wird, bei ca. 140 °C zusammengeklebt. Zur Beschwerung legt man bei dem Klebevorgang auf die obere Papierschicht eine Metallplatte. Nach ca. 2 min sind die beiden Papierschichten fest miteinander verklebt.

Zur Trennung der Papierschichten werden die verklebten Papiere in eine Petrischale, die 30 ml 0, 1 M di-Kaliumhydrogenphosphat-Pufferlösung (pH 6, 5) mit 2 % v/v Li-

pase aus Candida antarctica Komp. B und 0, 02 % w/v Na-Azid enthält, gelegt. Unter leichtem Schütteln werden die Ansätze bei 37 °C inkubiert.

Nach 4 h haben sich die Papiere voneinander gelöst. In der Kontrollprobe, die kein Enzym enthält, kleben die beiden Papierschichten unverändert aneinander.

In gleicher Weise werden Papiere auch einseitig mit biologisch abbaubarem Polyester- amid beschichtet. Die Inkubation dieser Papiere unter den gleichen Bedingungen er- gibt eine Ablösung der Polyesteramidschicht in drei Stunden. Der Nachweis erfolgt über Zunahme der Trübung.

Unter Verwendung einer gefärbten Folie kann der Nachweis des Abbaus auch über das Verschwinden der Farbe nachgewiesen werden.