Enzima de ação rápida decompõe plásticos em apenas 24 horas

A ideia de criar enzimas para decompor resíduos plásticos se fortalece por meio de uma série de descobertas que demonstram como elas podem atuar com eficiência crescente e até reduzir o material em moléculas simples. Um novo estudo científico avança um passo para aproveitar o aprendizado de máquina e projetar uma enzima de ação rápida que decompõe plásticos em apenas 24 horas, com um equilíbrio tal que a possibilita ser usada em larga escala.

Há mais de uma década cientistas exploram o potencial das enzimas para ajudar na reciclagem de plásticos, com avanços significativos nos últimos seis anos. Em 2016, pesquisadores no Japão descobriram uma bactéria que usava enzimas para quebrar plásticos feitos de PET em questão de semanas. Uma forma dessas enzimas, apelidada de PETase, melhorou ainda mais seu desempenho. Em 2020, cientistas desenvolveram uma versão ainda mais poderosa que digeria tais plásticos com uma velocidade seis vezes maior.

Pesquisadores da Universidade do Texas se propuseram a resolver algumas das falhas que essas enzimas apresentavam até agora. De acordo com estes cientistas, a aplicação da tecnologia, a princípio, foi impedida por uma incapacidade de funcionar bem em baixas temperaturas e diferentes faixas de pH, falta de eficácia no combate direto aos resíduos plásticos não tratados e taxas de reação lentas.

Para resolver tais problemas, a equipe desenvolveu um modelo de aprendizado de máquina que poderia prever quais mutações numa enzima PETase proporcionariam esses recursos. Isso envolveu estudar de perto uma variedade de produtos plásticos PET, incluindo recipientes, garrafas de água e tecidos, e depois usar o modelo para criar um design e projetar uma enzima nova e aprimorada que fosse funcional, ativa, estável e tolerante – a qual eles batizaram de FAST-PETase.

Essa enzima recém-criada provou ser superior na quebra de plásticos PET a temperaturas entre 30 e 50°C e em uma variedade de níveis de pH. Ela foi capaz de degradar quase que inteiramente, no espaço de uma semana, 51 produtos diferentes feitos de PETs não tratados. Em alguns experimentos, ela decompôs os plásticos em menos de 24 horas.

Os cientistas também demonstraram um processo de reciclagem de PET em circuito fechado, no qual a FAST-PETase foi usada para quebrar os plásticos e para reconstruir quimicamente o material com os monômeros recuperados.

“Ao considerar as aplicações para limpar o meio ambiente, você precisa de uma enzima que possa funcionar à temperatura ambiente”, disse o autor do estudo Hal Alper. “Esse requisito é o ponto em que nossa tecnologia terá uma enorme vantagem no futuro”.

Com a capacidade para em baixas temperaturas decompor rapidamente resíduos plásticos pós-consumo, os pesquisadores acreditam ter chegado a uma técnica que é portátil, acessível e capaz de ser adotada em escala industrial. Eles entraram com um pedido para patentear essa tecnologia e esperam vê-la em uso em aterros sanitários e áreas poluídas.

“As possibilidades são infinitas em todos os setores para alavancar esse processo de reciclagem de ponta”, disse Alper. “Além de obviamente poder ser usada pela indústria de gestão de resíduos, a tecnologia também oferece às empresas de todos os setores a oportunidade de exercer liderança na reciclagem de seus produtos. Por meio dessas abordagens enzimáticas mais sustentáveis, podemos começar a vislumbrar uma verdadeira economia circular de plásticos”.

A pesquisa foi publicada na revista Nature, enquanto o vídeo abaixo (em inglês) oferece uma visão geral do avanço.

Artigo original (em inglês) publicado por Nick Lavars na New Atlas.

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