Cientistas descobrem micróbios nos Alpes e

Biodegradação de plástico a baixas temperaturas pode economizar dinheiro e energia

Fronteiras

Encontrar, cultivar e bioengenharia de organismos que podem digerir o plástico não só ajuda na remoção da poluição, mas agora também é um grande negócio. Já foram encontrados vários microrganismos que podem fazer isso, mas quando suas enzimas que possibilitam isso são aplicadas em escala industrial, normalmente só funcionam em temperaturas acima de 30°C. O aquecimento necessário significa que as aplicações industriais continuam caras até o momento e não são neutras em carbono. Mas existe uma solução possível para esse problema: encontrar micróbios especializados adaptados ao frio cujas enzimas funcionem em temperaturas mais baixas.

Os cientistas do Instituto Federal Suíço WSL sabiam onde procurar esses microrganismos: em grandes altitudes nos Alpes de seu país ou nas regiões polares. Suas descobertas foram publicadas na Frontiers in Microbiology.

"Aqui mostramos que novos táxons microbianos obtidos da 'plastisfera' de solos alpinos e árticos foram capazes de decompor plásticos biodegradáveis ​​a 15°C", disse o primeiro autor, Joel Rüthi, atualmente cientista convidado da WSL. “Esses organismos podem ajudar a reduzir os custos e a carga ambiental de um processo de reciclagem enzimática de plástico”.

Rüthi e seus colegas coletaram amostras de 19 cepas de bactérias e 15 de fungos crescendo em plástico solto ou intencionalmente enterrado (mantido no solo por um ano) na Groenlândia, Svalbard e Suíça. A maior parte do lixo plástico de Svalbard foi coletada durante o Swiss Arctic Project 2018, onde os alunos fizeram trabalho de campo para testemunhar os efeitos das mudanças climáticas em primeira mão. O solo da Suíça foi coletado no cume do Muot da Barba Peider (2.979 m) e no vale Val Lavirun, ambos no cantão de Graubünden.

Os cientistas deixaram os micróbios isolados crescerem como culturas de cepa única no laboratório no escuro e a 15°C e usaram técnicas moleculares para identificá-los. Os resultados mostraram que as cepas bacterianas pertenciam a 13 gêneros nos filos Actinobacteria e Proteobacteria, e os fungos a 10 gêneros nos filos Ascomycota e Mucoromycota.

Resultados surpreendentes

Eles então usaram um conjunto de ensaios para rastrear cada cepa quanto à sua capacidade de digerir amostras estéreis de polietileno não biodegradável (PE) e o poliéster-poliuretano biodegradável (PUR), bem como duas misturas biodegradáveis ​​comercialmente disponíveis de polibutileno adipato tereftalato (PBAT). e ácido polilático (PLA).

Nenhuma das cepas foi capaz de digerir o PE, mesmo após 126 dias de incubação nesses plásticos. Mas 19 (56%) das cepas, incluindo 11 fungos e oito bactérias, foram capazes de digerir PUR a 15°C, enquanto 14 fungos e três bactérias foram capazes de digerir as misturas plásticas de PBAT e PLA. A Ressonância Magnética Nuclear (NMR) e um ensaio baseado em fluorescência confirmaram que essas cepas foram capazes de cortar os polímeros PBAT e PLA em moléculas menores.

"Foi muito surpreendente para nós descobrirmos que uma grande fração das cepas testadas foi capaz de degradar pelo menos um dos plásticos testados", disse Rüthi.

Os melhores desempenhos foram duas espécies de fungos não caracterizados nos gêneros Neodevriesia e Lachnellula: estes foram capazes de digerir todos os plásticos testados, exceto PE. Os resultados também mostraram que a capacidade de digerir o plástico dependia do meio de cultura para a maioria das cepas, com cada cepa reagindo de maneira diferente a cada um dos quatro meios testados.

Efeito colateral da capacidade de digerir polímeros vegetais

Como evoluiu a capacidade de digerir o plástico? Como os plásticos só existem desde a década de 1950, a capacidade de degradar o plástico quase certamente não era uma característica originalmente visada pela seleção natural.

"Foi demonstrado que os micróbios produzem uma ampla variedade de enzimas de degradação de polímeros envolvidas na quebra das paredes celulares das plantas. Em particular, os fungos fitopatogênicos são frequentemente relatados como biodegradáveis ​​de poliésteres, devido à sua capacidade de produzir cutinases que visam o plástico polímeros devido à sua semelhança com o polímero vegetal cutina", explicou o último autor, Dr. Beat Frey, cientista sênior e líder do grupo na WSL.