Nos últimos anos, as pessoas estão cada vez mais conscientes da importância do ambiente ecológico e percebem que o desenvolvimento econômico não pode ser alcançado à custa do ambiente ecológico, porque o ambiente natural é a base material para a sobrevivência e reprodução humana, e a proteção e a melhoria do ambiente natural é o pré-requisito para a sobrevivência e o desenvolvimento humano.
De acordo com um estudo publicado em relatórios científicos em 19 de março de 2020, a abertura de embalagens plásticas (como sacolas e garrafas de chocolate) no trabalho diário pode produzir uma pequena quantidade de pequenas partículas de plástico com menos de 5 mm de comprimento, ou seja, microplásticos.
Atualmente, a pesquisa ainda não está clara sobre os riscos e possíveis toxicidade que eles trazem e como são absorvidos pelos seres humanos, e a próxima pesquisa é necessária para os seres humanos.
A partir da pesquisa acima, os plásticos comuns podem trazer microplásticos que podem ser prejudiciais à saúde. No entanto, há mais controvérsia sobre plásticos.
Hoje, falaremos sobre a relação entre plástico e microorganismo, uma das principais poluições ambientais, e discutiremos como usar microorganismos para resolver o problema da poluição por plásticos. Espera-se que este artigo dê alguma inspiração a indústrias relevantes e profissionais científicos e tecnológicos e lembre os leitores a prestarem atenção à proteção ambiental.
Vantagens e desvantagens dos plásticos
Na década de 1950, com o advento da "era do plástico", a tecnologia da construção passou por tremendas mudanças. O desenvolvimento da indústria de combustíveis fósseis trouxe uma ampla gama de plásticos, de materiais de isolamento a materiais mecânicos e revestimentos, todos os tipos de materiais foram alterados. Hoje, os plásticos ainda são uma parte onipresente de todos os componentes do edifício.
Não é apenas arquitetura, é realmente plástico em todos os lugares. O plástico pode ser encontrado nas roupas que vestimos, nas casas em que vivemos e nos carros que dirigimos. O plástico também pode ser encontrado na TV que assistimos, nos computadores que usamos e nas ferramentas que usamos. As pessoas usam produtos plásticos em vários lugares para tornar a vida mais conveniente, segura e agradável.
Mas, de fato, a matéria-prima do plástico vem principalmente de petróleo ou gás natural, o que causará muitos problemas. Por exemplo, os recursos petrolíferos são muito limitados. Por exemplo, no processo de extração e refino de petróleo, é muito fácil causar poluição. Além da poluição padrão causada pelo processo de mineração e refino, existe o potencial de grandes acidentes com danos ecológicos, como o derramamento maciço de petróleo ao longo da costa do Golfo em 2010.
Por outro lado, produtos químicos tóxicos são liberados durante a produção de plásticos. Muitos produtos químicos nocivos serão produzidos juntamente com a fabricação de plásticos e, inevitavelmente, entrarão e destruirão nosso ecossistema através da água, solo e ar. Muitos desses produtos químicos são poluentes orgânicos persistentes, uma das toxinas mais destrutivas da Terra.
Além do mais, é difícil degradar o plástico. Alguns sacos e garrafas de plástico podem passar por centenas, milhares ou até milhões de anos sem degradação, porque a maioria dos microrganismos da natureza não usa o plástico como alimento e, portanto, não o decompõe.
No entanto, alguns novos micróbios descobertos recentemente podem nos ajudar a resolver esse problema.
Novas bactérias ajudam o plástico a se degradar
O poliestireno é o principal componente dos produtos plásticos descartáveis, como copos, louças, brinquedos e materiais de embalagem descartáveis. Atualmente, a produção e o consumo de poliestireno em várias indústrias estão aumentando exponencialmente, o que representa uma grande ameaça ao meio ambiente, e a baixa eficiência da utilização de resíduos agrava esse problema.
Segundo as estatísticas das Nações Unidas, cerca de 300 milhões de toneladas de resíduos plásticos são produzidas todos os anos no mundo, das quais apenas 10% são recicladas. Estima-se que a Índia consuma cerca de 16,5 milhões de toneladas de plástico por ano. A AIPMA estima que a indústria de plásticos produz cerca de 14 milhões de toneladas de poliestireno, todas não degradáveis.
Recentemente, o primeiro-ministro da Índia anunciou que, até 2022, os produtos plásticos descartáveis não serão mais usados na Índia, o que representa um quinto dos produtos plásticos diários, de modo que essa iniciativa será de grande importância na Índia.
Recentemente, no entanto, a equipe de Richa priyadarshini, da Universidade SHIV nadar, em Grand Noida, Uttar Pradesh, Índia, descobriu dois tipos de bactérias "plásticas comestíveis" das áreas úmidas de Grand Noida, que podem fornecer uma alternativa ambiental para resolver a crise de poluição plástica.
As duas bactérias isoladas pela equipe são a exiguobacterium cepa dr11 e a exiguobacterium undae cepa dr14. A pesquisa mostra que eles têm o potencial de decompor o poliestireno.
"Nossos dados mostram o fato de que as bactérias extremófilas, exiguobacterium, podem degradar o poliestireno e podem ser usadas ainda mais para reduzir a poluição ambiental causada pelos plásticos", disse priyadarshini.
"As zonas úmidas são um dos habitats mais diversos para microorganismos, mas são relativamente inexploradas", disse priyadarshini. Portanto, esses ecossistemas são locais ideais para isolar bactérias com novas aplicações biotecnológicas. "
O poliestireno possui alto peso molecular e estrutura polimérica de cadeia longa, além de apresentar bom desempenho anti-degradação. É por isso que eles persistem no ambiente, de acordo com pesquisa publicada na revista RSC.
A equipe descobriu que, quando as duas bactérias isoladas entraram em contato com o plástico (poliestireno), elas o usaram como fonte de carbono e o usaram para fazer biofilmes. Isso altera as propriedades físicas do poliestireno e inicia um processo de degradação natural. Então, as bactérias podem destruir a cadeia polimérica liberando a hidrolase.
Atualmente, a equipe está tentando avaliar o processo metabólico dessas cepas para utilizá-las na biorremediação ambiental.
"Quando estávamos fazendo pesquisas científicas em áreas úmidas do campus, inadvertidamente encontramos bactérias em 'plástico comestível'", disse rupamanjari Ghosh, vice-presidente da Universidade SHIV nadar. Esta é uma solução relativamente ideal para quebrar a degradação natural dos plásticos e realizar a biodegradação. "
Priyadarshini acrescentou: "nós apenas exploramos a área inicialmente para entender as espécies bacterianas nessas áreas, mas eventualmente isolamos muitas espécies bacterianas com usos únicos".
Ela ressaltou que, com a descoberta de novas cepas com biodegradabilidade de plásticos, novas enzimas e possíveis vias metabólicas também podem ser descobertas, o que contribuirá para a futura biorremediação.
Os pesquisadores apontam que ambas as bactérias podem construir biofilmes na superfície do poliestireno. O biofilme é uma coleção de células bacterianas, na forma de comunidade de agregação, para atingir uma densidade celular muito alta, o que leva as enzimas degradadoras de polímeros a desempenhar um papel mais forte.
Priyadarshini disse: "o poliestireno é difícil de degradar. Antes da biodegradação, é necessária alguma forma de pré-tratamento, como química, térmica e fotooxidação".
Dr11 e dr14 podem não apenas formar biofilme em poliestireno não tratado, mas também degradar plásticos não modificados.
Priyadarshini também disse: "nos últimos anos, a dependência das pessoas em produtos plásticos aumentou muito, o que levou a uma grande quantidade de acúmulo de plástico no meio ambiente e tem um impacto negativo no ecossistema. Portanto, as pessoas precisam de métodos sustentáveis de degradação do plástico. "
Além de tentar degradar o plástico, muitas pessoas procuram novos materiais que possam substituir os plásticos e degradá-los.
Da esquerda para a direita: Anne Schauer Gimenez, Allison pieja e Molly Morse de materiais de manga. Ao lado deles está o tanque de fermentação de biopolímeros da estação de tratamento de esgoto perto da baía de San Francisco, que fornece às bactérias o metano necessário para produzir bioplásticos. Fonte da foto: Chris Joyce / NPR
Biopolímeros para substituir plásticos
Uma start-up do Vale do Silício está tentando extrair plástico da roupa e depois adicionar outra coisa, um polímero biodegradável que substitui o plástico.
O polímero é uma molécula de cadeia longa composta de muitas mesmas unidades. Esse tipo de material geralmente é mais durável e elástico. O plástico é um polímero feito de derivados de petróleo. No entanto, na natureza, biopolímeros, como a celulose na madeira ou seda dos bichos-da-seda, costumam aparecer. Eles são diferentes dos plásticos, pois podem ser decompostos em substâncias naturais.
Molly Morse espera fabricar biopolímeros que possam substituir alguns plásticos. Ela administra uma pequena empresa chamada materiais de manga. Manga é sua fruta favorita. Ela espera que o nome da empresa pareça diferente de outras empresas de tecnologia na área da baía.
"Não somos uma startup típica do Vale do Silício, estamos produzindo polímeros em uma estação de tratamento de águas residuais, não somos um grupo de pessoas que codificam em uma garagem", disse Morse
Então, como ela produz bioplásticos em uma estação de tratamento de esgoto?
Morse disse que tudo começou quando ela estava na escola primária. Ela foi a um aquário e tropeçou em uma exposição, uma simulação de lixo plástico flutuando no oceano.
Ela lembrou: "há um peixe enorme como uma estrutura com conchas de molusco, assim como os plásticos de espuma do McDonalds. Fiquei assustado, completamente assustado. Esta exposição mudou minha vida. Acho ridículo. Quero mudar isso".
Como resultado, Morse tem perseguido seu sonho e obteve seu Ph.D. em engenharia ambiental pela Stanford University. Em uma conferência científica em 2006, ela conheceu outra jovem engenheira, Anne Schauer Gimenez. "Acho que não vamos começar a falar sobre como fazer isso até às quatro da manhã", disse Schauer - Gimenez.
O processo é usar bactérias para fazer biopolímeros.
Algumas bactérias são capazes de se alimentar de metano e fabricar seus próprios biopolímeros, especialmente se você as alimentar bem, elas produzirão e acumularão mais biopolímeros. "Se engordarmos em comer muito sorvete ou chocolate, a gordura em nossos corpos se acumulará e as bactérias também", explica Morse
Para produzir biopolímeros, as bactérias precisam de muita comida. É por isso que os materiais de manga construíram um local em uma estação de tratamento de águas residuais chamada água limpa do Vale do Silício em Redwood, Califórnia, perto da Baía de São Francisco. A empresa é apoiada por instituições como a National Science Foundation.
As impurezas no esgoto, ou pelo menos o gás metano do esgoto, são alimentos bacterianos. As estações de tratamento geralmente queimam o metano ou o descarregam diretamente no ar. O metano é um poderoso gás de efeito estufa, quando é descarregado na atmosfera, causa aquecimento global. Os materiais da manga o alimentam às bactérias.
Esse processo é concluído em um tanque de fermentação, ao lado de um grande tanque de aço cheio de esgoto. A engenheira de manga Allison pieja mostrou sua invenção: parece um grande barril de cerveja com um tubo, como uma gota na veia. "É aqui que os milagres acontecem", disse ela
"Nós constantemente adicionamos metano e oxigênio ao fermentador e colocamos nosso 'molho secreto' no fermentador de acordo com a maneira como as bactérias crescem", disse Allison pieja, microbiologista da manga
O "molho secreto" é um aditivo desenvolvido pela equipe para manter esse processo.
Eventualmente, quando as bactérias foram engordadas, a equipe abriu o fermentador para obter biopolímeros. Eles secam e transformam em uma bola.
Até agora, eles enviaram quase 2.000 libras de biopolímeros para empresas interessadas. Seu principal mercado-alvo são os têxteis, embora digam que os biopolímeros também podem ser usados para embalagens.
Esses biopolímeros podem ser usados para produzir fios de seda coloridos que se parecem com "plásticos" como fibras de poliéster. Espera-se que esse biopolímero seja tecido em roupas para substituir os plásticos nos têxteis.
Manga de roupas de biopolímero. A equipe Mango está trabalhando com várias empresas para testar a eficácia de seus biopolímeros em têxteis. Crédito da imagem: Chris Joyce / NPR
Desvantagens dos biopolímeros
Schauer-Gimenez disse que essas roupas seriam degradáveis, o que assustou as pessoas: "Oh meu Deus, você planeja fazer um maiô com seus materiais? Eu estou indo para o oceano, isso vai me biodegradar Corpo! 'Eu disse:' Não, não, não é bem assim. '"
Para degradar, os biopolímeros precisam da temperatura certa e das bactérias correspondentes para digeri-las, e o processo de degradação requer exposição contínua por semanas ou meses. Morse reconhece que levará mais tempo se as condições não forem apropriadas, como no deserto seco do Arizona ou no fundo do oceano.
Esta é uma desvantagem dos biopolímeros até agora, e alguma biodegradação não é tão rápida quanto prometiam.
John Weinstein, professor de biologia da Universidade Castle da Carolina do Sul, colocou sacolas feitas de polímero de milho em áreas úmidas e descobriu que elas se degradam mais lentamente do que as sacolas plásticas comuns. "Você criou um novo material, mas como foi quebrado? Fiquei surpreso", disse ele sobre bioplásticos.
"Trata-se de condições ambientais", disse Ramani Narayan, engenheiro químico e especialista em bioplásticos da Michigan State University. "Quanto maior a biodegradação, maior o tempo de desperdício. Durante esse período, ele terá um sério impacto negativo no meio ambiente. Impacto, isso é algo que precisa de cuidadosa consideração".
A equipe da Mango Materials diz que seu material é um biopolímero na forma de um poli-hidroxialcanoato ou PHA. Ao contrário da maioria dos biopolímeros, ele não requer reciclagem. Sob condições apropriadas, estará pronto em um mês ou dois. Pode ser biodegradável. Seus produtos estão passando por testes independentes para confirmar isso.
Morse reconhece que ainda há muito trabalho a ser feito para pavimentar o caminho para os biopolímeros. Ela pediu às pessoas que usassem menos plástico e reutilizassem itens em vez de jogá-los fora. Mas ela está perseguindo seu sonho de infância - encontrar algo melhor que o plástico.
"Não faremos isso a menos que estejamos convencidos de que essa é uma solução para um enorme problema global".
Poluição plástica: como resolvê-lo?
Atualmente, o plástico ainda é essencial em nossa vida, mas devido à sua lenta degradação, levou a uma série de poluição ambiental. Para resolver esse problema, precisamos ser capazes de reciclar plásticos em nossa vida.
Em segundo lugar, com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, as pessoas podem encontrar maneiras de reduzir a poluição ou produzir novos biomateriais em vez de plásticos dos microorganismos da natureza.
Não importa de que maneira, é importante ser favorável ao meio ambiente e ao desenvolvimento humano.
