Biodegradação: Bactérias que se alimentam de plásticos

Esse texto foi escrito por João Victor, aluno de graduação no Instituto de Microbiologia Professor Paulo de Góes (IMPPG/UFRJ) e aluno do Laboratório de Respostas Celulares a Infecções Virais.

 

O plástico sintético tem sua origem no século XX e, assim como o papel e o vidro, é uma das criações humana das quais temos o maior número de aplicações: usamos em embalagens, utensílios descartáveis, vasos, sacolas, bijuterias, carrocerias e roupas. Essa grande variedade de aplicação se dá devido às características próprias desses polímeros, como a capacidade de serem facilmente moldados e níveis diferentes de resistência.

É difícil ver o mundo moderno sem o uso de plástico. Entretanto, desde sua criação, os objetos feitos de plásticos foram descartados inadequadamente na natureza, causando mortes de espécies animais e vegetais, distúrbios ecológicos e diversos outros danos ambientais. Os ecossistemas aquáticos são os mais atingidos pela poluição dos plásticos, que possuem uma baixa taxa de degradação podendo levar até 450 anos para isso.

Por conta desse grande impacto na sociedade e no ambiente, duas linhas de pesquisas são exploradas pelos cientistas para reduzir a poluição: (1) Encontrar formas de produzir plásticos que possuam uma alta taxa de degradação, como os biologicamente degradados; (2) Encontrar seres que, de alguma forma, são capazes de degradar os diversos tipos de plásticos.

Indo de encontro com a segunda linha, pesquisadores da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido, caracterizaram e descreveram a estrutura de uma enzima capaz de degradar o plástico politereftalato de etileno, nesse ano de 2018[1]. Essa enzima é produzida por uma bactéria da espécie Ideonella sakaiensis, isolada primeiramente de uma fábrica de reciclagem de garrafas de plástico em 2016 por um grupo japonês da Universidade de Kyoto[2].

Pra quem não sabe, o politereftalato de etileno é mais comumente chamado de PET. Isso mesmo, os das garrafas PET! Esse plástico é um poliéster termoplástico semiaromático utilizado amplamente em garrafas, embalagens, eletrônicos, tubos de seringas, tapetes e outras coisas.

 

Como ocorre a biodegradação do PET?

Segundo o trabalho dos pesquisadores japoneses, a I. sakaiensis usa a PET como principal fonte de energia. Ela secreta duas enzimas, a PETase – Enzima digestora de PET – e a MHETase. A primeira catalisa o PET em MHET e pequenas quantidades de ácido tereftálico (TPA) e BHET. Já a segunda enzima degrada o MHET em dois monômeros, TPA e etilenoglicol (EG).

Biodegradação: PETase catalisa a depolimerização de PET em bis(2-hydroxyethyl)-TPA (BHET), MHET e TPA. MHETase converte MHET em TPA e EG.

Os pesquisadores americanos descobriram que a enzima PETase também é capaz de degradar o plástico biodegradável PEF (polietileno 2,5-furandicarboxilato). Após analisarem a fundo a estrutura do plástico PET, os pesquisadores decidiram fazer uma modificação de dois resíduos do sítio ativo da enzima. Essa alteração resultou em um aumento da eficácia de 20% na degradação do plástico.

De fato, esse não é o primeiro e nem será o último microrganismo descoberto capaz de degradar algum tipo de plástico[3]. Entretanto a descoberta é um avanço incrível para dar início à recuperação dos locais impactados por esse tipo de poluição. E visto que os plásticos são utilizados extensamente no mundo moderno e o custo da degradação química é muito alto, os estudos de microrganismos que possam atuar na biodegradação como alternativas para a diminuição da poluição global causada por esses plásticos são essenciais.

Temos também que pensar além. Em como transformar as descobertas em aplicação, levando em conta o campo financeiro inclusive, pois, no final, é o que dita a possibilidade de aplicação de muitas tecnologias.

 


Bibliografia

[1] 2016. Yoshida et al. A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). Science.

[2] 2018. Austin HP et al. Characterization and engineering of a plastic-degrading aromatic polyesterase. PNAS.

[3] 2011. Jonathan R. Russell, Jeffrey Huang, Pria Anand, Kaury Kucera, Amanda G. Sandoval, Kathleen W. Dantzler, DaShawn Hickman, Justin Jee, Farrah M. Kimovec, David Koppstein, Daniel H. Marks, Paul A. Mittermiller, Salvador Joel Núñez, Marina Santiago, Maria A. Townes, Michael Vishnevetsky, Neely E. Williams, Mario Percy Núñez Vargas, Lori-Ann Boulanger, Carol Bascom-Slack e Scott A. Strobel. Biodegradation of Polyester Polyurethane by Endophytic Fungi. Appl. Environ. Microbiol.

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