p As conchas de crustáceos e resíduos de madeira, como galhos podados de árvores, geralmente acabam em aterros sanitários. Esses resíduos recebem um novo sopro de vida para se tornarem suplementos nutricionais e medicamentos, com a ajuda de um novo processo desenvolvido por pesquisadores da National University of Singapore (NUS). p Uma equipe liderada pelo professor associado Yan Ning e pelo professor assistente Zhou Kang do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Faculdade de Engenharia da NUS desenvolveu um método para transformar conchas de camarões e caranguejos em L-DOPA, um medicamento amplamente utilizado para tratar a doença de Parkinson. Um método semelhante pode ser usado para converter resíduos de madeira em Proline, que é essencial para a formação de colágeno e cartilagem saudáveis.

p A abordagem de conversão da equipe NUS pode potencialmente desempenhar um papel fundamental na indústria química, como o movimento de compostos derivados de resíduos tem ganhado força em uma tentativa de reduzir a dependência do uso de combustíveis fósseis não renováveis ​​e processos que consomem energia.

p De resíduos a produtos químicos úteis

p A indústria global de processamento de alimentos gera até oito milhões de toneladas de resíduos de cascas de crustáceos anualmente. Simultaneamente, Cingapura gerou mais de 438, 000 toneladas de resíduos de madeira em 2019, entre os quais estão galhos podados de árvores e serragem de oficinas. A obtenção de maneiras de transformar esses resíduos alimentares e agrícolas em compostos úteis trará benefícios sem sobrecarregar os aterros sanitários.

p Embora a reutilização de resíduos tenha ganhado força nos últimos anos, a produção típica de produtos químicos produzidos a partir da reciclagem de resíduos é frequentemente menos diversificada do que o duto de síntese química convencional que usa petróleo bruto ou gás. Para superar as limitações, os pesquisadores do NUS descobriram um caminho que combina uma abordagem química com um processo biológico.

p Eles primeiro aplicaram processos químicos aos resíduos e os converteram em uma substância que pode ser "digerida" por micróbios. A segunda etapa envolve um processo biológico, semelhante à fermentação de uvas em vinho, onde eles desenvolveram cepas especiais de bactérias, como a Escherichia coli, para converter a substância produzida no processo químico em um produto de alto valor, como os aminoácidos.

p A equipe NUS levou quatro anos para derivar seu método, e aplicou-o para obter produtos químicos de alto valor de fontes renováveis ​​de forma sustentável.

p Produzindo produtos químicos orgânicos mais baratos e mais rápidos

p Convencionalmente, L-DOPA é produzida a partir de L-tirosina, um produto químico feito de açúcares em fermentação. Com a abordagem desenvolvida pela equipe NUS, os resíduos de crustáceos são primeiro tratados usando uma etapa química simples, permitindo que seja usado por micróbios para produzir L-DOPA. O rendimento do método NUS é semelhante ao obtido no método tradicional com açúcares. Além disso, em comparação com a glicose, o açúcar mais comum usado, que custa entre US $ 400 a US $ 600 por tonelada, os resíduos de camarão custam apenas cerca de US $ 100 por tonelada. Dado o baixo custo e abundância de resíduos de conchas, o processo da equipe NUS tem o potencial de fornecer levodopa a um custo menor.

p Proline, por outro lado, é convencionalmente produzido por meio de processos biológicos puros. O método exclusivo da equipe NUS agora substituiu a maioria das transformações usando processos químicos, que são muito mais rápidos. Como resultado, o novo processo integrado pode alcançar maior produtividade, e potencialmente levar a reduções no investimento de capital e nos custos operacionais.

p A pesquisa sobre a produção de aminoácidos como L-DOPA a partir de cascas de crustáceos foi publicada pela primeira vez online nos Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) em 25 de março de 2020, enquanto o trabalho na produção de Proline a partir de resíduos de madeira foi relatado em Angewandte Chemie em 27 de julho de 2020.

p "Os processos químicos são rápidos e podem utilizar uma variedade de condições adversas, como calor ou pressão extremos, para quebrar uma grande variedade de materiais residuais, já que nenhum organismo vivo está envolvido, mas eles só podem produzir substâncias simples. Por outro lado, processos biológicos são muito mais lentos, e requerem condições muito específicas para os micróbios florescerem, mas podem produzir substâncias complexas que tendem a ser de maior valor. Ao combinar processos químicos e biológicos, podemos colher os benefícios de ambos para criar materiais de alto valor, "explicou Asst Prof Zhou.

p Potencial para reciclar outros tipos de resíduos

p A metodologia da equipe NUS tem potencial para ser aplicada a diferentes tipos de resíduos, e eles podem personalizar o processo, com base no tipo de resíduo, bem como no produto final de destino.

p Seguindo em frente, a equipe está procurando adaptar seu processo exclusivo a outras formas de desperdício, como dióxido de carbono e papel usado. Tal desenvolvimento reduziria a dependência da sociedade de recursos não renováveis ​​para a aquisição de produtos químicos que são constituintes importantes de muitos suplementos nutricionais e medicamentos atualmente.

p "Nosso novo fluxo de trabalho integrado químico-biológico oferece um caminho geral para produzir uma variedade de produtos químicos organonitrogênicos de alto valor. Embora possa parecer simples no papel apenas combinar duas metodologias diferentes, O diabo está nos detalhes. Dado que esses produtos químicos são encontrados em uma vasta gama de produtos farmacêuticos comercialmente valiosos, pigmentos e nutrientes, estamos entusiasmados em expandir nossa pesquisa e desenvolver novas metodologias para produzir produtos químicos de valor agregado a partir de outros produtos abundantes, substratos disponíveis localmente encontrados em Cingapura, "compartilhou Assoc Prof Yan.

p A equipe de pesquisa também está planejando expandir os processos atualmente desenvolvidos em seus laboratórios, e trabalhar com parceiros industriais para comercializar essa tecnologia.