Bactéria do solo recicla resíduos plásticos heterogêneos

Crédito: Marc Newberry/Unsplash

As operações de reciclagem e recuperação são sobrecarregadas pelo volume de resíduos plásticos em aterros, o que levou a uma crise global de poluição. Resíduos plásticos diversos podem ser bem utilizados como fonte de produtos químicos úteis. Os pesquisadores exploraram processos químicos e biológicos para desenvolver sistemas de reciclagem para converter resíduos plásticos misturados em produtos químicos comercialmente valiosos. No entanto, um obstáculo em tais esforços de reciclagem é a diversidade química de cisalhamento e a complexidade dos resíduos plásticos.

Um novo estudo publicado na revista Science em 13 de outubro relata um processo de duas etapas que combina mecanismos químicos e biológicos para converter resíduos plásticos mistos em produtos químicos vantajosos. Engenheiros químicos do National Renewable Energy Laboratory e do BOTTLE Consortium em Golden, Colorado, Oak Ridge National Laboratory no Tennessee, Massachusetts Institute of Technology e University of Wisconsin Madison, desenvolveram o processo híbrido e ilustraram sua capacidade de gerar produtos químicos utilizáveis.

"Sullivan et al. destacam como os processos químicos e biológicos híbridos podem permitir a reciclagem de plástico que de outra forma seria inatingível", escreveu Ning Yan, PhD, professor associado do departamento de engenharia química e biomolecular da Universidade Nacional de Cingapura, em uma perspectiva relacionada artigo na mesma edição da revista. (Yin não estava envolvido no estudo).

Essas pequenas moléculas geradas através da etapa inicial de auto-oxidação fornecem substratos adequados para conversão biológica. Os pesquisadores então modificaram geneticamente uma bactéria do solo, Pseudomonas putida, para gerar produtos químicos úteis a partir desses compostos oxigenados em uma etapa de bioconversão em tandem. Para ilustrar a aplicação, os cientistas converteram misturas de polietileno de alta densidade (HDPE), poliestireno (PS) e tereftalato de polietileno (PET) – os componentes mais abundantes dos resíduos plásticos – em b-cetoadipato ou polihidroxialcanoatos.

"Projetamos duas cepas de Pseudomonas putida: primeiro, para converter acetato, dicarboxilatos C4 a C17, benzoato e tereftalato em polihidroxialcanoatos, um poliéster natural com aplicações industriais crescentes, e segundo para usar acetato e dicarboxilatos para crescimento enquanto convertemos benzoato e tereftalato em β-cetoadipato, um monômero para polímeros com vantagem de desempenho", observaram os autores.

As práticas atuais de reciclagem de plástico exigem uma classificação desafiadora e cara de tipos de plástico e produzem produtos finais de menor qualidade e valor. Essa nova abordagem em dois estágios é eficaz na conversão de misturas de resíduos plásticos pós-consumo em valiosos produtos químicos especializados.

Os polihidroxialcanoatos são uma família de bioplásticos adequados para vários materiais médicos e outras aplicações. Por outro lado, a via do β-cetoadipato, encontrada amplamente em bactérias e fungos do solo, degrada uma variedade de compostos, incluindo benzoatos e ligninas, em β-cetoadipato, que por sua vez pode ser convertido em intermediários do ácido tricarboxílico (TCA). ciclo, o principal mecanismo biológico de geração de energia.

Enquanto os autores demonstraram a abordagem produzindo β-cetoadipato ou polihidroxialcanoatos, eles observaram que a engenharia genética dos componentes da via metabólica microbiana poderia permitir a conversão personalizada de plástico misto em uma variedade de plataformas ou especialidades químicas.

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