Comedores de nylon - ajudantes microscópicos na reciclagem de resíduos de plástico
Bactéria "come" variantes de nylon e converte-as em substâncias valiosas
Uma equipa de cientistas do Instituto de Biociências e Geociências - Biotecnologia do Forschungszentrum Jülich, juntamente com a empresa Novonesis, desenvolveu uma bactéria que "come" os blocos de construção individuais de diferentes variantes de nylon e pode convertê-los em substâncias valiosas. Os resultados desta investigação constituem um contributo importante para melhorar a reciclagem do nylon. O estudo foi agora publicado na revista Nature Microbiology.
As poliamidas sintéticas, mais conhecidas por nylon, são utilizadas em várias indústrias e produtos devido à sua durabilidade e elevada resistência à tração - desde o exemplo mais conhecido dos collants, roupa interior e roupa desportiva até aos para-quedas, redes, linhas de pesca e componentes da indústria automóvel. Apesar da vasta gama de aplicações e utilizações, a taxa de reciclagem das poliamidas é atualmente inferior a cinco por cento. Muitos resíduos de nylon acabam em aterros devido à falta de processos de reciclagem adequados, acabam no ambiente como redes de pesca ou cordas ou são incinerados, o que pode libertar substâncias tóxicas.
Os métodos de reciclagem convencionais são frequentemente inadequados. A reciclagem mecânica tradicional por fusão e remodelação em fibras ou produtos de plástico só é possível para pequenas quantidades de resíduos de nylon puro. Na reciclagem química, o material de nylon pode ser decomposto nos seus blocos de construção básicos e purificado, de modo a poder ser novamente montado num novo plástico. No entanto, muitas vezes o material não é completamente decomposto. O que resta é uma mistura de moléculas individuais e cadeias moleculares curtas - os chamados oligómeros. Em comparação com os blocos de construção de polímeros puros, esta mistura é difícil de processar. É aqui que entra a inovação da equipa de investigação de Jülich.
Solução inovadora: as bactérias utilizam os resíduos de nylon como fonte de alimento
A equipa de investigação liderada pelo Prof. Dr. Nick Wierckx, do Instituto de Biociências e Geociências - Biotecnologia do Forschungszentrum Jülich, conseguiu agora melhorar geneticamente a versátil mas inofensiva bactéria do solo Pseudomonas putida, de modo a que esta possa metabolizar esta mistura de blocos de nylon e até convertê-la em substâncias de maior valor, como os biopoliésteres. A chave para este progresso foi uma combinação de engenharia genética e evolução laboratorial, que torna possível ensinar eficazmente às bactérias novas capacidades.
"Algumas bactérias desenvolvem a capacidade de utilizar melhor os blocos de construção de nylon através de mutações aleatórias no seu material genético. Estas células têm uma vantagem de crescimento sobre as outras e podem multiplicar-se mais rapidamente. Após algumas gerações no laboratório, em que os blocos de nylon são a única fonte de nutrição, a cultura bacteriana acaba por ser constituída apenas por estas células especializadas", diz Nick Wierckx.
Ao analisar os genomas em pormenor, os investigadores conseguiram identificar as mutações responsáveis e inseri-las especificamente nas células de Pseudomonas putida. Além disso, foram inseridos genes para enzimas especiais, as chamadas nylonases, de modo a desenvolver cadeias curtas de nylon a partir do nylon quimicamente decomposto como fonte de alimento adicional. O potencial destas enzimas já tinha sido reconhecido num estudo anterior em colaboração com a Novonesis.
Os resultados fazem parte do projeto Glaukos, recentemente concluído a nível europeu. O seu objetivo é tornar o ciclo de vida do vestuário e das artes de pesca mais sustentável através de novos processos e de fibras têxteis de base biológica e respectivos revestimentos, reduzindo significativamente a pegada de carbono e a poluição por plásticos.
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