Publicados na Nature, esses estudos mostram que o PLA se desintegra em menos de vinte e seis semanas em uma composteira doméstica.
Derivado de matérias vegetais, o PLA finalmente pode se degradar em menos de 26 semanas graças a uma enzima diretamente integrada ao plástico e capaz de resistir à sua temperatura de formulação. © Guicherd et al.
Sintetizado a partir de materiais vegetais, o ácido polilático (PLA) é um polímero de fonte biológica muito apreciado para embalagens alimentícias. Sua biodegradabilidade também é promovida, mas só ocorre se a temperatura exceder 60 graus Celsius por um período prolongado. Isso corresponde, em parte, às condições das composteiras industriais, mas o PLA descartado em outros lugares desaparece lentamente demais para ser considerado ecológico.
A integração de enzimas dentro do próprio material pode facilitar sua biodegradação, mas os processos industriais de moldagem do PLA acontecem a pelo menos 170 graus, uma temperatura muito alta para moléculas oriundas do mundo biológico.
Pesquisadores do Toulouse Biotechnology Institute (TBI, CNRS/INRAE/INSA Toulouse), da empresa Carbios (França) e das universidades Kasetsart (Tailândia) e de Mons (Bélgica) desenvolveram uma solução para incorporar enzimas que mantêm sua eficácia após a moldagem do PLA.
O plástico enzimático se desintegra em menos de vinte e seis semanas, ou seja, mais rápido que o prazo máximo legal permitido para uso em compostagem doméstica e também desaparece, ainda que mais lentamente, se for descartado a céu aberto. Em uma instalação dedicada, o PLA modificado também gera mais biometano, oferecendo uma fonte adicional de valorização dos resíduos.
Esses trabalhos foram realizados principalmente no laboratório cooperativo INSA/Carbios PoPlaB (Polímeros, Plásticos e Biotecnologia), instalado no TBI. Inicialmente, os cientistas buscaram as enzimas mais adequadas e selecionaram uma proteína chamada PAM, produzida pela bactéria termófila Actinomadura keratinilytica.
Como suas propriedades eram interessantes, mas insuficientes, a equipe utilizou abordagens bioinformáticas para encontrar uma nova enzima termostável, chamada ProteineT, e otimizou suas características utilizando técnicas de engenharia molecular. Assim, foi projetada uma enzima que resiste a altas temperaturas, degrada eficazmente o PLA e, além disso, mistura-se bem ao plástico.
A enzima é então incorporada a uma pré-mistura estabilizada, uma forma na qual a molécula pode ser armazenada por longos períodos. Somente quando o PLA enzimático é colocado em condições de compostagem, a enzima começa a degradá-lo, tornando-o, por exemplo, um material ideal para embalagens alimentícias flexíveis.
Os cientistas agora estão investigando soluções enzimáticas para outros polímeros, como o poliamida.
Referência:
An engineered enzyme embedded into PLA to make self-biodegradable plastic.
Nature 631, 884-890 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07709-1