A pesquisa sobre fungos em andamento na Universidade do Kansas ajudou a transformar resíduos plásticos difíceis de reciclar do Oceano Pacífico em componentes-chave para a fabricação de produtos farmacêuticos.
A abordagem químico-biológica para a conversão do polietileno usa um fungo comum do solo chamado Aspergillus nidulans que foi geneticamente alterado. Os resultados foram relatados recentemente no artigo “Conversion of Polyethylenes into Fungal Secondary Metabolites” publicado na Angewandte Chemieum jornal da Sociedade Química Alemã.
“O que fizemos neste artigo foi primeiro digerir polietilenos usando oxigênio e alguns catalisadores de metal – coisas que não são particularmente prejudiciais ou caras – e isso quebra os plásticos em diácidos”, disse o co-autor Berl Oakley, Irving S Johnson Distinguished Professor de Biologia Molecular na KU.
Em seguida, longas cadeias de átomos de carbono resultantes dos plásticos decompostos foram alimentadas com fungos Aspergillus geneticamente modificados. Os fungos, conforme projetados, os metabolizaram em uma série de compostos farmacologicamente ativos, incluindo rendimentos comercialmente viáveis de asperbenzaldeído, citreoviridina e mutilina.
Ao contrário das abordagens anteriores, Oakley disse que os fungos digeriam os produtos de plástico rapidamente, como “fast food”.
“O que há de diferente nessa abordagem são duas coisas – é química e é fúngica”, disse ele. “Mas também é relativamente rápido. Com muitas dessas tentativas, o fungo pode digerir o material, mas leva meses porque os plásticos são muito difíceis de quebrar. Mas isso quebra os plásticos rapidamente. Em uma semana, você pode ter o produto final.”
O pesquisador da KU acrescentou que a nova abordagem era “estranhamente” eficiente.
“Da massa de diácidos que entra na cultura, 42% volta como composto final”, disse. “Se nossa técnica fosse um carro, ele estaria a 200 milhas por hora, alcançando 60 milhas por galão e funcionaria com óleo de cozinha reaproveitado.”
Anteriormente, Oakley trabalhou com o autor correspondente Clay Wang, da University of Southern California, para produzir cerca de cem metabólitos secundários de fungos para uma variedade de propósitos.
“Acontece que os fungos produzem muitos compostos químicos, e eles são úteis para o fungo na medida em que inibem o crescimento de outros organismos – a penicilina é o exemplo canônico”, disse Oakley. “Esses compostos não são necessários para o crescimento do organismo, mas ajudam a protegê-lo ou a competir com outros organismos.”
Por um tempo, os cientistas pensaram que haviam explorado totalmente o potencial dos fungos para produzir esses compostos. Mas Oakley disse que a era do sequenciamento do genoma abriu novas possibilidades para o uso de metabólitos secundários para beneficiar a humanidade e o meio ambiente.
“Houve a percepção de que havia muitos e muitos grupos de genes que produziam metabólitos secundários que ninguém havia descoberto – e existem milhões de espécies de fungos”, disse Oakley. “Muitas empresas fizeram um bom trabalho ao longo dos anos, mas foi muito incompleto, porque eles estavam apenas cultivando coisas na incubadora e examinando-as para a produção de novos compostos – mas 95 por cento dos grupos de genes estavam em silêncio desde então. eles não são ‘ligados’ até que sejam necessários. Eles não estavam fazendo nada. Então, há muito mais coisas para descobrir.”
O laboratório da Oakley na KU aprimorou os procedimentos de direcionamento de genes para alterar a expressão de genes em Aspergillus nidulans e outros fungos, produzindo novos compostos.
“Agora sequenciamos os genomas de vários fungos e podemos reconhecer as assinaturas de grupos de genes que produzem compostos químicos”, disse ele. “Podemos mudar a expressão dos genes; podemos removê-los do genoma; podemos fazer todos os tipos de coisas com eles. Pudemos ver que havia muitos desses aglomerados de genes de metabólitos secundários lá e nossos procedimentos de direcionamento de genes nos permitiram, pelo menos pelo menos em princípio, para ativar alguns desses clusters.”
Os co-autores de Oakley e Wang foram Chris Rabot, Yuhao Chen, Swati Bijlani, Yi-Ming Chiang e Travis Williams da USC, e Elizabeth Oakley da KU.
Os pesquisadores se concentraram no desenvolvimento de metabólitos secundários para digerir plásticos de polietileno porque esses plásticos são muito difíceis de reciclar. Para este projeto, eles coletaram polietilenos do Oceano Pacífico que foram coletados no porto de Catalina, na ilha de Santa Catalina, Califórnia.
“Tem havido muitas tentativas de reciclar o plástico, e parte dele é reciclado”, disse Oakley. “Muito disso é basicamente derretido e transformado em tecido e vai para várias outras coisas plásticas. Os polietilenos não são muito reciclados, embora sejam um dos principais plásticos.”
O investigador da KU disse que o objetivo de longo prazo da pesquisa é desenvolver procedimentos para decompor todos os plásticos em produtos que possam ser usados como alimento por fungos, eliminando a necessidade de separá-los durante a reciclagem. Ele acrescentou que o trabalho é emblemático do tema de pesquisa Terra, Energia + Meio Ambiente da KU, voltado para “aumentar a compreensão para ajudar a sustentar a vida de nosso planeta e seus habitantes”.
“Acho que todo mundo sabe que os plásticos são um problema”, disse Oakley. “Eles estão se acumulando em nosso ambiente. Há uma grande área no Pacífico Norte onde eles tendem a se acumular. Mas você também vê sacolas plásticas voando – elas estão nos rios e presas nas árvores. Os esquilos ao redor da minha casa aprenderam até a forrar seus ninhos com sacolas plásticas. Uma coisa que é necessária é de alguma forma se livrar do plástico economicamente, e se alguém pode fazer algo útil com ele a um preço razoável, então isso o torna mais economicamente viável.”
Com informações de Science Daily.
