plástico biodegradável Berkeley
Foto: UC Berkeley
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A poluição plástica é uma das ameaças ambientais mais graves que enfrentamos e, mesmo com todas as notícias e alertas sobre a necessidade de se reduzir o plástico e reciclar a maior quantidade possível do material, os índices de reciclagem ficam abaixo de 10%. Mesmo os chamados plásticos biodegradáveis levam meses para se decompor e, quando finalmente o fazem, formam microplásticos, que são encontrados nos oceanos, na nossa comida, na água da chuva e até mesmo nos nossos órgãos.

O cenário é bem desanimador. Mas os cientistas do Laboratório de Berkeley e da UC Berkeley trazem uma boa notícia: eles desenvolveram um plástico compostável, ativado por enzima o material é uma esperança para combater a poluição plástica no mundo.

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“Na natureza, as enzimas são o que a natureza usa para quebrar as coisas – e mesmo quando morremos, as enzimas fazem nosso corpo se decompor naturalmente. Então, para este estudo, nos perguntamos: ‘Como as enzimas podem ´quebrar´ o plástico para que ele faça parte da natureza?” explica Ting Xu, cientista sênior do corpo docente na Divisão de Ciências de Materiais do Berkeley Lab e professor de química e ciência de materiais e engenharia na UC Berkeley.

Ivan Jayapurna preparando um filme de amostra de um novo plástico biodegradável. Foto: Adam Lau | UC Berkeley

Xu está liderando uma equipe interdisciplinar de cientistas e engenheiros de universidades e laboratórios nacionais em todo o país para enfrentar o problema crescente representado por plásticos de uso único, que incluem os chamados plásticos biodegradáveis.

Plásticos biodegradáveis?

A maioria dos plásticos biodegradáveis ​​é composta de ácido polilático (PLA), um material plástico de base vegetal misturado com amido de milho. Existe também a policaprolactona (PCL), um poliéster biodegradável amplamente utilizado para aplicações biomédicas.

O problema com o plástico biodegradável convencional disponível hoje é que o material não podem ser distinguido de outros tipos de plástico e boa parte desses materiais acaba em aterros sanitários. “O plástico biodegradável, apesar de se decompor mais rápido que os plástico convencional, não se decompõe na mesma velocidade do que outros resíduos orgânicos. E quando ele vai para aterros sanitários, acaba contaminando o lixo orgânico”, explica disse a coautora do estudo, Corinne Scown, do Berkeley Lab’s Energy Área de tecnologias.

A desvantagem é que os plásticos biodegradáveis ​​podem se decompor com o tempo, mas mesmo assim, disse Xu, eles apenas se decompõem em microplásticos, que ainda são plásticos, apenas muito menores.

Para solucionar este problema, Xu e sua equipe decidiram adotar uma abordagem diferente, usando enzimas.  

Foto: UC Berkeley

O “trabalho” das enzimas

O plástico se decompõe após apenas 3 dias (à direita) no composto padrão e inteiramente após 2 semanas. Foto: UC Berkeley

Em uma série de experimentos, relatados na revista Nature , Xu e co-autores incorporaram traços de enzimas comerciais e proteinase K em materiais plásticos, além de um protetor enzimático para ajudar a dispersar as enzimas com alguns nanômetros (bilionésimos de metro) de distância.

Em um resultado surpreendente, os cientistas descobriram que a água da torneira doméstica comum ou compostos de solo padrão convertiam o material plástico incorporado à enzima pequenas moléculas chamados monômeros e eliminavam os microplásticos em apenas alguns dias ou semanas.

Eles também descobriram que a enzima usada (Burkholderia cepacian lipase ou BC-lipase) é uma “comedora” meticulosa. Antes que a enzima possa converter uma cadeia polimérica em monômeros, ela precisa capturar o final de uma cadeia polimérica. Controlando o momento em que a enzima consegue fazer isso, é possível garantir que os materiais não se degradem antes de serem colocados em água quente ou composto de solo.

Estas descobertas são importantes para viabilizar economicamente o produto. As enzimas industriais custam cerca de US$ 10 por quilo e esta nova abordagem encarece o valor em apenas alguns centavos.  Scown explica que com este processo, o material desenvolvido tem uma vida útil de mais de 7 meses.

Olhando para o futuro

O plástico compostável poderia ser usado, em um primeiro momento, para substituir plásticos descartáveis tradicionais usados em embalagens. No caso de frutas e verduras, por exemplo, os resíduos orgânicos poderiam ser enviados para a compostagem com esta embalagem, o que otimizaria o processo.

O próximo passo seria então aplicar o mesmo processo para outros tipos de plástico, como os usados na fabricação de brinquedos ou peças eletrônicas.

Xu e sua equipe já entraram com um pedido de patente no escritório de patentes da UC Berkeley e o plástico compostável poderá chegar ao mercado em breve.

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