O plástico é um material indispensável no mundo contemporâneo, mas a sua produção tem um custo ambiental elevado e, além disso, tornou-se uma das principais fontes de poluição.
Uma substância chamada ácido piridinedicarboxílico (PDCA) pode contribuir para mitigar parte destes problemas, graças a melhorias recentes no seu processo de fabrico.
Ácido piridinedicarboxílico (PDCA): um ingrediente mais “verde” para plásticos
Em rigor, o PDCA não é uma alternativa “ecológica” ao plástico por si só. Em vez disso, trata-se de um ingrediente de base azotada, com um perfil mais sustentável, que pode ser utilizado para produzir plásticos com maior capacidade de biodegradação.
Trabalhos anteriores sobre o potencial deste material destacaram, em particular, as vantagens de o PDCA poder substituir monómeros não biodegradáveis do ácido tereftálico utilizados em plásticos PET.
Avanços na produção de PDCA na Universidade de Kobe
Uma nova investigação de uma equipa da Universidade de Kobe, no Japão, introduziu duas melhorias centrais no processo de produção do PDCA. Em conjunto, estas alterações permitem obter o composto com rendimentos sete vezes superiores aos dos métodos existentes e, ao mesmo tempo, eliminam os resíduos tóxicos que antes acompanhavam o seu fabrico.
“A nossa equipa abordou o desafio a partir de um ângulo novo”, afirma o bioengenheiro Tanaka Tsutomu. “Procurámos aproveitar o metabolismo celular para assimilar azoto e construir o composto do princípio ao fim.”
Segundo Tanaka, “a importância do nosso trabalho está em demonstrar que as reacções metabólicas podem ser usadas para incorporar azoto sem gerar subprodutos indesejados, permitindo assim uma síntese limpa e eficiente do composto pretendido”.
Como o processo funciona: glicose, Escherichia coli e enzimas
A etapa central do método de produção consistiu em alimentar bactérias *Escherichia coli* com glicose. Estas bactérias foram reforçadas com enzimas cuidadosamente seleccionadas, capazes de converter um composto intermédio no material final, o PDCA.
Contudo, a optimização do processo não foi totalmente linear. As alterações introduzidas na produção acabaram, numa fase inicial, por gerar um novo subproduto tóxico. Para contornar o problema, os investigadores identificaram uma solução ao adicionar piruvato; ainda assim, este passo pode vir a criar obstáculos mais à frente.
“Ao refinarmos as condições de cultura, em especial com a adição de um composto capaz de neutralizar o H2O2, conseguimos finalmente ultrapassar o problema, embora esta adição possa trazer novos desafios económicos e logísticos para a produção em grande escala”, explica Tanaka.
O que falta para chegar ao mercado e por que isto importa
Apesar dos progressos, há ainda muito trabalho antes de esta abordagem poder ser ampliada para uso comercial - em parte devido à introdução do piruvato e às implicações que isso traz para custos, operação e cadeia de abastecimento. Ainda assim, o estudo demonstra melhorias relevantes na criação de plásticos duráveis e biodegradáveis.
No conjunto, o PDCA torna-se cada vez mais viável como alternativa a produtos de origem petrolífera na fabricação de plásticos. Uma das vantagens apontadas é a possibilidade de o produzir com ingredientes naturais num sistema de biorreactor.
Além do desempenho do material, a adopção real de plásticos com maior biodegradabilidade depende também de condições de fim de vida. Em Portugal, tal como noutros países europeus, a eficácia destes materiais pode variar consoante existam circuitos adequados de recolha, triagem e tratamento, bem como normas claras para rotulagem e destino (por exemplo, quando a biodegradação exige ambientes industriais específicos).
Outra dimensão essencial é a avaliação do impacto total: matérias-primas, energia do processo, emissões e gestão de resíduos. Mesmo quando um polímero é “mais biodegradável”, a redução efectiva da poluição por plásticos requer simultaneamente prevenção, reutilização, design para reciclagem e infra-estruturas que evitem que o material acabe no ambiente.
Outros biomateriais promissores além do PDCA
Outro biomaterial promissor anunciado este ano é a combinação de celulose bacteriana–nitreto de boro hexagonal, abreviada como BCBN. Esta abordagem utiliza fibras de celulose bacteriana, que são cuidadosamente rodadas para gerar propriedades vantajosas.
Com a poluição por plástico a acumular-se no ambiente - e também no nosso corpo -, alternativas biodegradáveis continuam a ser uma meta urgente para cientistas de materiais.
“O nosso êxito ao incorporar enzimas do metabolismo do azoto alarga o leque de moléculas acessíveis por síntese microbiana, reforçando ainda mais o potencial da biofabricação”, conclui Tanaka.
A investigação foi publicada na revista Engenharia Metabólica.
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