Cientistas projetam enzima para decompor plástico novamente em matéria-prima

Por , em 14.04.2020

Pesquisadores da Universidade de Toulouse (França) projetaram uma enzima capaz de degradar uma das formas mais comuns de plástico, o polietileno tereftalato (PET), usado principalmente em garrafas de bebidas.

O resultado dessa reação é matéria-prima que pode ser diretamente reutilizada para fazer novas garrafas de plástico.

Lixo plástico

O lixo plástico é um problema muito grande na sociedade.

Enquanto a degradação de materiais naturais é “fácil”, uma vez que diversos micróbios evoluíram maneiras de digeri-los para obter energia e substâncias químicas ao longo do tempo, a maioria dos plásticos existe há apenas algumas décadas, e só agora estamos descobrindo um ou outro organismo que evoluiu enzimas para digeri-los.

Por exemplo, o PET foi desenvolvido nos anos 1940 e o primeiro organismo vivo capaz de quebrá-lo foi encontrado e descrito em 2016. Infelizmente, no entanto, esse organismo não nos ajuda a resolver o problema da insustentabilidade do plástico, uma vez que quebra o PET completamente. Isso significa que continuamos precisando de um fornecimento constante de matéria-prima para fazer novos produtos PET.

No novo estudo, a ideia dos pesquisadores era justamente criar um processo circular no qual materiais existentes fossem degradados de maneira a poderem ser reutilizados em novos produtos PET.

Cutinase

O PET é uma longa coleção de anéis de carbono ligados por oxigênio e átomos de carbono. Os pesquisadores já conheciam algumas enzimas que podiam “separar” esses elos sem quebrar os anéis, permitindo que fossem religados.

O problema é que essas enzimas – chamadas de cutinases – evoluíram para quebrar polímeros diferentes, quimicamente distintos de qualquer coisa no PET. Além disso, o processo de degradação do PET muitas vezes exige temperaturas altas, o que inativa as cutinases.

Para contornar esses dois obstáculos, os pesquisadores examinaram a estrutura das cutinases, realizaram simulações químicas e criaram um grande painel de versões mutantes das enzimas a fim de achar alguma eficaz na degradação de PETs. Para que elas tolerassem altas temperaturas, escolheram estabilizá-las pela interação com um íon metálico.

Ao combinar essas características, os cientistas chegaram a duas versões de cutinases prontas para serem testadas em garrafas PET.

Resultados

A enzima original poderia digerir cerca de metade do PET em 20 horas. A melhor versão projetada pelos pesquisadores atingiu 85% de digestão em 15 horas. Eles conseguiram otimizar o processo ainda mais, para alcançar 90% de degradação em menos de 10 horas.

Enquanto havia um pouco de desperdício, 1.000 kg de PET poderiam ser degradados para produzir 863 kg de matéria-prima para plástico – um desempenho melhor do que o das nossas enzimas digestivas quebrando amidos.

Em seguida, os cientistas utilizaram a matéria-prima resultante para fazer novos produtos PET através de reações industriais regulares. A capacidade desse material de suportar pressão se provou bem parecida com a do original, cerca de 5% menor. O mesmo pode ser dito para a aparência, cerca de 90% semelhante ao original.

Na vida real

Quanto custaria usar PET reciclado em comparação com matérias-primas petroquímicas?

Os pesquisadores estimam que, se a proteína puder ser produzida por cerca de US$ 25 o quilo, o custo do processo acabará sendo cerca de 4% do que você pode obter pelo PET produzido a partir dela.

Embora possa não ser tão barato quanto petroquímicos, especialmente após o colapso dos preços do petróleo, é um processo relativamente imune a oscilações de mercado, além de ser muito mais sustentável.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Nature. [ArtsTechnica]

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