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quarta-feira, 15 de abril de 2020

Nova enzima pode ser uma revolução na reciclagem de plásticos

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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César Torres

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