O plásticos produtos petrolíferos se acumulam no meio ambiente. Aproximadamente 80% dos resíduos são constituídos por macroplásticos, muitos dos quais acabam despejados nos oceanos e degradam-se ao longo do tempo em microplásticos e nanoplásticos, que agrava os problemas ambientais.
Sem querer subestimar o impacto desastroso dos macroplásticos, este tipo de poluente pode ser recolhido e descartado facilmente. No entanto, só nos oceanos existem entre 7.000 e 35.000 toneladas de microplásticos que, juntamente com as nanopartículas de plástico, representam um verdadeiro problema de saúde global.
Esses poluentesquase impossível de eliminar Justamente por seu minúsculo tamanho, podem envenenar células e tecidos de todos os tipos de seres vivos, inclusive humanos, aos quais chegam principalmente através do Cadeia alimentar.
Além disso, estudos recentes confirmaram a presença de micro e nanoplásticos equivalentes a bilhões de partículas no ar de algumas cidades, de 2.649 a 6.292 partículas por litro em água mineral e de 5 a 52,3 ng/mL em amostras de neve superficial alpina e em amostras de gelo de áreas protegidas como a Antártica.
Então, A onipresença do plástico e dos resíduos de plástico está causando um crise ecológica inédita que afeta todas as formas de vida, desde macro até microorganismos. Este custo ambiental cumulativo dos resíduos plásticos está a tornar-se cada vez mais uma catástrofe global irreversível.
Produtos de alto valor feitos de plástico
Por outro lado, o plástico também é uma matéria-prima valiosa. A reciclagem é uma alternativa promissora à incineração, seja como base para síntese de polímeros ou como fonte de carbono para fermentação.
Depois de reduzir e reutilizar, reciclar (as três Rs de proteção ambiental) é a última opção para evitar que os plásticos se tornem resíduos duradouros. Portanto, é obrigatório um esforço adicional para expandir a caixa de ferramentas de reciclagem de misturas plásticas.
O pesquisadores exploram processos químicos e biológicos desenvolver rotas alternativas de reciclagem que permitam a conversão de resíduos plásticos em produtos químicos de valor comercial. Por exemplo, nos últimos anos, o poliestireno foi convertido novamente em monômeros de estireno em presença de sal de cozinha e purificador de cobre oxidado.
Usando nanopartículas de platina suportadas por aluminaele polietileno É convertido em derivados aromáticos alquilados de cadeia longa, compostos de ampla utilização como surfactantes, lubrificantes, fluidos refrigerantes, etc.
Eles também foram desenvolvidos enzimas para converter tereftalato de polietileno (BICHO DE ESTIMAÇÃO) novamente em seu monômerosformando um processo de reciclagem em circuito fechado.
Com a ajuda de uma anêmona
Nosso grupo de pesquisa tem uma ampla experiência no uso de proteínas formadoras de poros que, como o próprio nome indica, são capazes de matar células perfurando-as e enchendo-as de buracos. Especificamente, trabalhamos com uma família dessas proteínas que são produzidas por anenomas marinhos e, por isso, são chamadas actinoporinas (actíniapor anêmona, e porina, por poro). As anêmonas Eles os utilizam para caçar suas presas (pequenos peixes e moluscos) e se defender de predadores.
Dentro desta linha de pesquisa, contribuímos para o desenho e desenvolvimento de uma enzima artificial de sucesso para degradar o PET baseada em uma dessas proteínas, produzida por uma anêmona (Actinia fragacea) que podemos encontrá-lo em praticamente qualquer costa espanhola quando a maré baixa.. Um trabalho que foi realizado em estreita colaboração com os grupos de Víctor Guallar (Centro de Supercomputação de Barcelona, BSC) e Manuel Ferrer (Instituto de Catálise e Petroleoquímica do CSIC).
Utilizando um programa desenvolvido pelo grupo BSC, denominado Protein Energy Landscape Exploration (PELE), Um modelo computacional foi usado para adicionar virtualmente os aminoácidos necessários para que a proteína fosse capaz de degradar o PET. Este projeto foi concretizado, construindo duas versões artificiais das proteínas da anêmona que, de fato, tinham a atividade enzimática prevista.
O configuração estrutural resultante dessas proteínas resultou ser muito semelhante ao de uma enzima natural encontrado em bactérias Ideonella sakaiensisdescoberto em uma fábrica de reciclagem de embalagens no Japão.
O dois projetos construídos têm propriedades diferentes, o que torna essa abordagem ainda mais interessante. Um deles é eficaz para eliminar micropartículas de PET, enquanto o outro é para reciclagem.
Reciclagem em condições naturais
Nosso estudo mostra que, em condições de temperatura ambiente (30°C), o proteína modificada, quando montado em nanoporos, facilita efetivamente a degradação de micro e nanoplásticos provenientes da própria matéria-prima que constitui o PET, ou de seus produtos manufaturados, como as garrafas plásticas mais comuns.
O abordagens alternativasque utilizam outras PETases de referência, muitas vezes requerem temperaturas acima de 70°C tornar o plástico mais flexível, mais moldável, o que contribui para aumentar as emissões de CO₂. Além disso, a versatilidade da proteína que utilizamos permite a adição e teste de novos elementos e combinações catalíticas.
Nosso objetivo de longo prazo é aproveitar o potencial dos nanoporos baseados em proteínas encontradas na natureza e aproveitar a supercomputação para criar designs inovadores que promovam um ambiente livre de plástico e avanços na economia circular de base biológica.
Álvaro Martínez del Pozo, Professor de Bioquímica e Biologia Molecular, Universidade Complutense de Madrid e Sara García Linares, Professora Assistente Doutoral, Universidade Complutense de Madrid.
Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o original.
