Estima-se que uma estação de tratamento de águas residuais de tamanho médio atendendo a cerca de 400, 000 residentes darão alta até 2, 000, 000 partículas microplásticas no meio ambiente a cada dia. Ainda, pesquisadores ainda estão aprendendo o impacto ambiental e na saúde humana dessas partículas de plástico ultrafinas, menos de 5 milímetros de comprimento, encontrado em tudo, desde cosméticos, pasta de dente e microfibras de roupas, para a nossa comida, ar e água potável.

Agora, pesquisadores do New Jersey Institute of Technology demonstraram que os microplásticos onipresentes podem se tornar 'centros' para o crescimento de bactérias resistentes a antibióticos e patógenos, uma vez que lavam ralos domésticos e entram em estações de tratamento de águas residuais - formando uma camada viscosa de acúmulo, ou biofilme, em sua superfície que permite que microorganismos patogênicos e resíduos de antibióticos se fixem e se misturem.

Em descobertas publicadas no Journal of Hazardous Materials Letters , pesquisadores descobriram que certas cepas de bactérias aumentaram a resistência aos antibióticos em até 30 vezes enquanto viviam em biofilmes microplásticos que podem se formar dentro de unidades de lodo ativado em estações de tratamento de águas residuais municipais.

"Uma série de estudos recentes enfocou os impactos negativos que milhões de toneladas de resíduos de microplásticos por ano estão tendo em nossos ambientes de água doce e oceânicos, mas até agora o papel dos microplásticos nos processos de tratamento de águas residuais de nossas cidades tem sido amplamente desconhecido, "disse Mengyan Li, professor associado de química e ciências ambientais do NJIT e autor correspondente do estudo. "Essas estações de tratamento de águas residuais podem ser pontos críticos onde vários produtos químicos, bactérias resistentes a antibióticos e patógenos convergem e o que nosso estudo mostra é que os microplásticos podem servir como seus portadores, representam riscos iminentes para a biota aquática e para a saúde humana se contornarem o processo de tratamento de água. "

"A maioria das estações de tratamento de águas residuais não são projetadas para a remoção de microplásticos, então eles estão constantemente sendo liberados no ambiente receptor, "acrescentou Dung Ngoc Pham, NJIT Ph.D. candidato e primeiro autor do estudo. "Nosso objetivo era investigar se os microplásticos estão ou não enriquecendo bactérias resistentes a antibióticos de lodo ativado em estações de tratamento de águas residuais municipais, e se, aprenda mais sobre as comunidades microbianas envolvidas. "

Em seu estudo, a equipe coletou lotes de amostras de lodo de três estações de tratamento de águas residuais domésticas no norte de Nova Jersey, inoculando as amostras no laboratório com dois microplásticos comerciais comuns - polietileno (PE) e poliestireno (PS). A equipe usou uma combinação de PCR quantitativo e técnicas de sequenciamento de última geração para identificar as espécies de bactérias que tendem a crescer nos microplásticos, rastrear mudanças genéticas da bactéria ao longo do caminho.

A análise revelou que três genes em particular - sul1, sul2 e intI1 - conhecido por ajudar na resistência a antibióticos comuns, sulfonamidas, foram encontrados para ser até 30 vezes maior nos biofilmes microplásticos do que nos testes de controle do laboratório usando biofilmes de areia após apenas três dias.

Quando a equipe incrementou as amostras com o antibiótico, sulfametoxazol (SMX), eles descobriram que amplificava ainda mais os genes de resistência a antibióticos em até 4,5 vezes.

"Anteriormente, pensamos que a presença de antibióticos seria necessária para aumentar os genes de resistência a antibióticos nessas bactérias associadas aos microplásticos, mas parece que os microplásticos podem naturalmente permitir a absorção desses genes de resistência por conta própria ", disse Pham." No entanto, a presença de antibióticos tem um efeito multiplicador significativo ".

Oito espécies diferentes de bactérias foram encontradas altamente enriquecidas nos microplásticos. Entre essas espécies, a equipe observou dois patógenos humanos emergentes tipicamente associados a infecções respiratórias, Raoultella ornithinolytica e Stenotrophomonas maltophilia, freqüentemente pegando carona nos biofilmes microplásticos.

A equipe diz que a cepa mais comum encontrada nos microplásticos, de longe, Novosphingobium pokkalii, é provavelmente um iniciador chave na formação do biofilme pegajoso que atrai esses patógenos - à medida que se prolifera, pode contribuir para a deterioração do plástico e expandir o biofilme. Ao mesmo tempo, o estudo da equipe destacou o papel do gene, intI1, um elemento genético móvel principalmente responsável por permitir a troca de genes de resistência a antibióticos entre os micróbios ligados ao microplástico.

"Podemos pensar nos microplásticos como pequenas esferas, mas eles fornecem uma enorme área de superfície para os micróbios residirem, "explicou Li." Quando esses microplásticos entram na estação de tratamento de águas residuais e se misturam com o lodo, bactérias como Novosphingobium podem acidentalmente se ligar à superfície e secretar substâncias extracelulares semelhantes a cola. À medida que outras bactérias se fixam na superfície e crescem, eles podem até mesmo trocar DNA entre si. É assim que os genes de resistência aos antibióticos estão se espalhando entre a comunidade. "

"Temos evidências de que a bactéria desenvolveu resistência a outros antibióticos dessa forma também, como aminoglicosídeo, beta-lactama e trimetoprim, "acrescentou Pham.

Agora, Li disse que o laboratório está estudando ainda mais o papel do Novosphingobium na formação de biofilme em microplásticos. A equipe também está procurando compreender melhor até que ponto esses microplásticos portadores de patógenos podem estar contornando os processos de tratamento de água, estudando a resistência dos biofilmes microplásticos durante o tratamento de águas residuais com desinfetantes como luz ultravioleta e cloro.

"Alguns estados já estão considerando novas regulamentações sobre o uso de microplásticos em produtos de consumo. Este estudo levanta chamadas para uma investigação mais aprofundada sobre biofilmes microplásticos em nossos sistemas de águas residuais e o desenvolvimento de meios eficazes para a remoção de microplásticos em ambientes aquáticos, "disse Li.