O poliuretano é usado em tudo, desde frigorífico a calçado e passando por inúmeras outras aplicações onde são necessárias as suas propriedades leves, isolantes e flexíveis. Os últimos dados indicam que os produtos de poliuretano representam 3,5 milhões de toneladas dos plásticos produzidos na Europa.
Infelizmente, o poliuretano exige muita energia para ser reciclado ou destruído, pois a maioria destes tipos de plásticos são polímeros termoendurecíveis, o que significa que não derretem quando aquecidos. E assim, quando deitados fora, estes produtos acabam despejados em aterros, onde para além de se avolumarem libertam ainda uma série de produtos químicos tóxicos, alguns dos quais cancerígenos.
Por isso, o uso de microorganismos para decompor plásticos à base de óleo é uma área de pesquisa em ampla exploração. No entanto, poucos estudos abordaram a biodegradação de poliuretanos como a investigação levada a cabo pela equipa de Hermann J. Heipieper, no Centro Helmholtz de Investigação Ambiental UFZ, em Leipzig, na Alemanha. Os investigadores conseguiram isolar uma bactéria, a Pseudomonas sp. TDA1, que consegue atacar algumas das ligações químicas que compõem os plásticos de poliuretano. E nós quisemos saber se vai ter aplicação prática na gestão dos resíduos plásticos.
Recentemente identificou uma bactéria que pode ajudar a degradar o plástico feito de poliuretano. Como é que este organismo atua?
A descoberta mais significativa no trabalho é o isolamento, identificação, caracterização fisiológica e análise do genoma de uma bactéria capaz de degradar um oligomero de poliuretano (PU) comercialmente disponível e 2,4-diaminotolueno, um precursor de poliuretanos. As bactérias podem usar esses compostos como uma única fonte de carbono, nitrogénio e energia. Essa descoberta representa um passo importante para poder reutilizar os produtos de PU de difícil reciclagem. As bactérias podem degradar completamente as moléculas e usá-las no seu metabolismo. Elas usam cerca de 50% do material para produzir a sua própria biomassa, ou seja, novas bactérias, e usam os 50% restantes para o suprimento de energia, o que acaba levando à produção de dióxido de carbono. Portanto, nada resta, nem mesmo substâncias tóxicas.
Como chegaram a esta descoberta?
Os nossos alunos de mestrado recolheram amostras de solo em locais onde eram visíveis acúmulos de resíduos plásticos mais quebradiços. Numa dessas amostras, encontrámos o que procurávamos: em laboratório, conseguimos cultivar uma estirpe do género bacteriano Pseudomonas, que inicialmente decompõe precursores diretos e produtos de degradação do poliuretano em moléculas menores. As bactérias do solo usam enzimas que são libertadas para o mundo exterior. Numa etapa posterior, as células bacterianas absorvem as moléculas pré-esmagadas e degradam-nas ainda mais. Para esse fim, as bactérias introduzem oxigénio molecular nos compostos químicos do plástico.
Em que estado está esta vossa investigação? O que estão a desenvolver neste momento?
A próxima etapa de pesquisas futuras sobre a Pseudomonas sp. O TDA1 será identificar os genes que codificam as enzimas extracelulares capazes de decompor certos compostos químicos nos poliuretanos à base de poliéster. Enzimas extracelulares, também chamadas exoenzimas, são substâncias proteicas segregadas fora de uma célula que causam uma reação bioquímica.
Esta técnica pode vir a ajudar a combater a poluição por plástico no planeta? Se pudesse ter aplicação prática, qual seria a possível previsão de aplicação?
O nosso estudo não aborda inicialmente a questão de como os microrganismos podem ser usados em aterros no futuro. A questão importante para nós e para muitos pesquisadores em todo o mundo é quais plásticos podem ser atacados por microorganismos. O maior impacto de nossa pesquisa não é resolver o problema de resíduos plásticos por biorremediação, mas caracterizar qual plástico é biodegradável.
A sua investigação faz parte de um programa científico da União Europeia, o P4SB, que procura microorganismos úteis para decompor plásticos. Esta é uma nova área de investigação da ciência?
A pesquisa faz realmente parte de um projeto científico da União Europeia chamado P4SB (De resíduos de plástico a valor de plástico usando Pseudomonas putida Synthetic Biology), que está a tentar encontrar microorganismos úteis que podem bioconverter os plásticos à base de óleo em totalmente biodegradáveis.
Além do poliuretano, o consórcio P4SB, que inclui o nosso grupo no Centro Helmholtz de Pesquisa Ambiental-UFZ, também está a testar a eficácia dos micróbios na degradação de plásticos feitos de tereftalato de polietileno (PET), amplamente utilizado em garrafas plásticas.
O significado do presente trabalho é principalmente o facto de se poder descrever bactérias capazes de degradar oligomeros e monomeros de PU como única fonte de carbono, nitrogénio e energia.
Nem todos os plásticos são iguais. Há mais outros microrganismos que conseguem degradar plásticos de que se tenha conhecimento?
Em todo o mundo, existem grandes tentativas de pesquisa para isolar e descrever microorganismos capazes de degradar todos os tipos de plásticos químicos. De facto, plásticos como polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS) e cloreto de polivinil (PVC) são muito difíceis de serem degradados. Especialmente o PS é mais ou menos inerte para ser atacado enzimaticamente. Assim, a pesquisa mais bem-sucedida é até agora descrita para o tereftalato de polietileno (PET). Mas, como disse, a questão de pesquisa mais importante é saber qual plástico pode ser atacado por microorganismos.
Podemos equacionar um cenário futuro em que centros de reciclagem teriam estes microrganismos à sua disposição para terminarem com um dos principais problemas ambientais do planeta?
A produção global de plástico é atualmente de 350 milhões de toneladas por ano. O problema dos biliões de toneladas de lixo plástico que já estão em aterros sanitários ou mesmo no oceano certamente não será resolvido pela biorremediação. Portanto, agora é importante avaliar quais compostos plásticos são biodegradáveis. Para um futuro sustentável dos plásticos, seria necessário introduzir mais plásticos biodegradáveis e organizar uma melhor reciclagem, ou seja, através de um sistema de depósito de garrafas PET, já existente em vários países da UE. É possível que a indústria utilize precursores mais degradáveis na produção de plásticos no futuro, levando em consideração o conhecimento científico da degradabilidade por microorganismos. No entanto, uma mudança fundamental para novos compostos plásticos no futuro só será possível através de mudanças na governança e na legislação levada a cabo, por exemplo, pela União Europeia.
