Uma equipe da Universidade Chinesa de Hong Kong demonstrou recentemente um novo material plástico com propriedades “vivas”: sob certas condições, ele pode se autodecompor dentro de alguns dias a duas semanas sem deixar qualquer resíduo microplástico. Ao incorporar microrganismos "comedores de plástico" diretamente nos plásticos, os pesquisadores podem permitir que materiais que são quase difíceis de degradar sejam "acionados" com precisão no final de seus ciclos de vida para alcançar uma decomposição rápida e completa.

Tradicionalmente, uma vez que o plástico entra no ambiente, pode levar até mil anos a decompor-se, e mesmo os materiais de embalagem usados ​​brevemente podem persistir na forma de microplásticos durante muito tempo, representando riscos cumulativos para os ecossistemas e para a saúde humana. Em contraste, os materiais de base biológica e os tecidos biológicos irão eventualmente decair e decompor-se. Esta “inevitabilidade” tornou-se a fonte de inspiração para este estudo: se os plásticos forem concebidos como um “mecanismo de morte” como os seres vivos, será que a escala temporal da poluição plástica pode ser alterada a partir da fonte?

O projeto é liderado por cientistas da Universidade Chinesa de Hong Kong, que desenvolveram um “plástico vivo”. O método principal é incorporar esporos bacterianos projetados em uma matriz plástica. Esses microrganismos ficam inativos durante o uso diário e não afetarão o desempenho do material; quando os pesquisadores adicionam solução nutritiva a uma temperatura específica, as bactérias são despertadas e começam a secretar enzimas que decompõem o plástico, “autodestruindo” a estrutura do material por dentro.

O material base escolhido pela equipe de pesquisa é a policaprolactona (PCL), um plástico inerentemente degradável. No passado, houve estudos relacionados sobre o uso de enzimas microbianas para degradá-lo. A diferença é que esse trabalho não separou os microrganismos do plástico, mas integrou os dois em um todo, de forma que o material fosse “pré-instalado” com seu próprio sistema de degradação no início da fabricação.

Para o caminho técnico específico, os cientistas selecionaram o Bacillus subtilis e o projetaram para que pudesse produzir eficientemente enzimas que degradam polímeros sob condições apropriadas. Ao contrário de estudos anteriores que se baseavam num único sistema enzimático, este trabalho concebeu duas enzimas que cooperam entre si: um tipo de enzima é responsável por “cortar” polímeros de cadeia longa em vários locais, enfraquecendo rapidamente o esqueleto plástico; o outro tipo de enzima continua a decompor esses fragmentos em moléculas menores para posterior utilização e processamento por microrganismos.

Resultados experimentais mostram que este sistema de dupla enzima é mais eficiente do que a solução tradicional de enzima única e pode atingir a degradação quase completa da matriz de PCL em seis dias. Ao mesmo tempo, como os microrganismos são encapsulados no filme plástico na forma de esporos, as propriedades mecânicas do material são próximas às dos filmes PCL comuns e ainda podem atender às necessidades de flexibilidade e resistência durante o uso.

Deve-se enfatizar que este “plástico vivo” não se autodestruirá repentinamente sem motivo, e sua degradação requer condições específicas de desencadeamento. Os pesquisadores usaram uma solução nutritiva de cultura aquecida a cerca de 50 graus Celsius como meio desencadeador. Quando a solução de cultura entra em contato com o material, os esporos dormentes são ativados, o que inicia imediatamente a secreção de enzimas e o processo de decomposição plástica.

Para verificar a viabilidade de aplicação prática, a equipe utilizou esse material para fazer um eletrodo vestível e adicionou solução de cultura desencadeadora ao experimento para observar seu processo completo de degradação. Os resultados mostraram que o "eletrodo vivo" basicamente se decompôs completamente em duas semanas, enquanto o eletrodo feito de plástico comercialmente disponível no grupo controle ainda estava quase intacto nas mesmas condições, destacando as vantagens do novo material em termos de velocidade de degradação e meticulosidade.

Os investigadores também admitem que esta tecnologia ainda tem limitações. Em primeiro lugar, só foi verificado em sistemas PCL que são inerentemente degradáveis. No futuro, serão necessárias mais adaptações de materiais e desenvolvimento de processos para promovê-lo aos plásticos mais comuns (especialmente plásticos descartáveis). Em segundo lugar, tal como a maioria dos plásticos “biodegradáveis”, o efeito de degradação é altamente dependente das condições ambientais. Na ausência de meios desencadeadores específicos ou de comunidades microbianas adequadas, o material ainda pode comportar-se de forma mais próxima dos plásticos comuns no ambiente natural.

No entanto, sabe-se que o PCL, um substrato, se biodegrada no solo ou em ambientes de compostagem contendo microrganismos naturais que degradam o plástico, o que, até certo ponto, alivia a preocupação de que "as condições de desencadeamento são demasiado severas". Mesmo assim, a equipa de investigação ainda espera desenvolver métodos de ativação mais universais, como a utilização de condições no ambiente aquático para ativar materiais, porque uma grande quantidade de plástico acaba por fluir para rios e oceanos. Só quando puderem ser efetivamente desencadeados e degradados em massas de água é que a poluição marinha por plásticos poderá ser substancialmente aliviada.

Olhando para o futuro, os cientistas planeiam expandir esta estratégia de “microrganismos implantados + sistema duplo de enzimas” para mais tipos de plástico, especialmente aqueles plásticos em geral que são amplamente utilizados em embalagens e produtos descartáveis. Se esta ideia amadurecer e for aplicada em larga escala, espera-se que a lógica de design dos produtos plásticos passe de “considerar apenas o desempenho” para “construir no final do ciclo de vida desde o início”, proporcionando um novo ponto de partida tecnológico para o controlo global da poluição plástica ao nível dos materiais.

Atualmente, esta pesquisa foi publicada na revista Applied Polymer Materials, e mais detalhes e dados experimentais são divulgados publicamente pela American Chemical Society. À medida que a comunidade internacional continua a procurar caminhos de “redução de plástico” e “sem plástico”, este tipo de “plástico vivo” que pode autodestruir-se a pedido fornece uma nova direcção imaginativa e tecnicamente viável sobre como encurtar a vida ecológica dos plásticos sem sacrificar a conveniência.