Muitas enzimas prometem quebrar o plástico. Mas o que funciona no laboratório muitas vezes falha em larga escala. Agora, um novo estudo realizado por Gert Weber, HZB, Uwe Bornscheuer, Universidade de Greifswald, e Alain Marty, Diretor Científico da Carbios, mostra como elevar o padrão para experimentos de laboratório pode ajudar a identificar abordagens promissoras mais rapidamente. A equipe demonstrou os novos padrões em quatro enzimas recém-descobertas.



De tempos em tempos, a mídia relata grandes avanços na reciclagem de tereftalato de polietileno (PET), graças às enzimas recentemente descobertas que decompõem o plástico em suas partes constituintes. No entanto, a primeira história de sucesso do laboratório académico é normalmente seguida de silêncio.

O PET representa 18% da produção mundial de plástico, o que o torna um dos plásticos mais importantes em termos de volume. A empresa de biotecnologia Carbios, por exemplo, planeia construir uma fábrica no nordeste de França até 2025, que poderá reciclar 50.000 toneladas métricas de PET por ano. Eles estão interessados ​​em encontrar as melhores enzimas possíveis para a sua configuração industrial e perceberam que muitos resultados de pesquisas de laboratório não podem ser transferidos para uma escala maior.

“Algumas enzimas funcionam muito bem em experimentos de laboratório por algumas horas, mas perdem sua atividade muito rapidamente e o substrato não é completamente degradado”, diz Gert Weber, especialista em HZB. Isso não é um problema no tubo de ensaio do laboratório, mas é quando usado em um grande biorreator.

Juntamente com a empresa de biotecnologia Carbios, Uwe Bornscheuer e Gert Weber demonstraram como novas enzimas para degradação de PET podem ser melhor comparadas entre si. A pesquisa foi publicada na revista ACS Catalysis .

"Para permitir o aumento de escala posteriormente, muitos parâmetros devem estar dentro de uma faixa estreita, mesmo em experimentos de laboratório, o material de partida deve ser definido com precisão e os protocolos de teste devem ser mais padronizados, a fim de avaliar melhor o desempenho das enzimas e sua aplicação em escala industrial", explica Bornscheuer.

Os pesquisadores desenvolveram, portanto, um protocolo padronizado de hidrólise de PET que define as condições de reação relevantes para a hidrólise em maior escala. Em especial, foram utilizados dois materiais PET, em primeiro lugar, uma película PET definida e, em segundo lugar, granulado PET proveniente de resíduos de garrafas, tal como utilizado pela Carbios à escala técnica. Eles usaram esses materiais para testar quatro enzimas de decomposição de PET recentemente descobertas:LCC-ICCG, FAST-PETase, HotPETase e PES-H1L92F/Q94Y.

Ao experimentar este protocolo, descobriram que duas destas enzimas, FAST-PETase e HotPETase, eram menos adequadas para uso em larga escala, principalmente devido às suas taxas de despolimerização relativamente baixas. PES-H1L92F/Q94Y teve melhor desempenho. O quarto candidato, LCC-ICCG, superou de longe as outras enzimas:LCC-ICCG converte 98% do PET nos produtos monoméricos ácido tereftálico (TPA) e etilenoglicol (EG) em 24 horas.

“Além disso, conseguimos reduzir em três vezes a quantidade de enzima necessária para o LCC-ICCG e a temperatura de reação de 72 para 68°C, o que torna o uso dessa enzima mais econômico”, diz Bornscheuer.

“Devíamos pensar nas aplicações industriais já nas nossas pesquisas de laboratório”, diz Gert Weber. Afinal, estamos lidando com um dos grandes problemas do nosso tempo. Os plásticos continuam a ser produzidos continuamente a partir de matérias-primas fósseis, as taxas de reciclagem são baixas e, até agora, tem sido principalmente um caso de “reciclagem” para qualidade inferior.

Os resíduos plásticos podem agora ser encontrados em todos os corpos de água e solo e, portanto, na cadeia alimentar. O progresso é, portanto, urgente. "Com estes padrões, podemos fazer algo para separar o joio do trigo mais rapidamente."

Mais informações: Grégory Arnal et al, Avaliação de quatro enzimas de degradação de PET projetadas considerando aplicações industriais em larga escala, ACS Catalysis (2023). DOI:10.1021/acscatal.3c02922
Informações do diário: Catálise ACS

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