Investigadores desenvolvem processo para transformar resíduos alimentares em plástico biodegradável
De acordo com o Departamento de Agricultura dos EUA, 30% a 40% do abastecimento alimentar do país acaba por ser desperdiçado. Isto representa milhares de milhões de quilos por ano a apodrecer em aterros e a emitir gases com efeito de estufa, como o metano e o dióxido de carbono. O plástico também se está a acumular em todo o mundo, com garrafas e sacos que se desintegram, levando a receios crescentes de que os microplásticos entrem nas nossas reservas de água e nos nossos corpos. Imagine se uma fração dos nossos resíduos alimentares pudesse ser transformada em plástico biodegradável - resolvendo dois problemas e tornando o nosso planeta mais saudável a longo prazo.
O estudante de doutoramento de Binghamton Tianzheng Liu, à esquerda, e o professor do Departamento de Engenharia Biomédica Sha Jin desenvolveram um método para transformar resíduos alimentares em plástico biodegradável.
Binghamton University, State University of New York
Uma equipa da Universidade de Binghamton, da Universidade Estatal de Nova Iorque, está a fazer investigação pioneira sobre esta ideia e publicou recentemente um artigo na revista Bioresource Technology que apresenta conclusões fundamentais para qualquer empresa interessada em aumentar o processo.
Tianzheng Liu, que vai receber o seu doutoramento no próximo outono, liderou o projeto com o apoio do Professor Sha Jin e do Professor e Presidente Distinto da SUNY, Kaiming Ye, do Departamento de Engenharia Biomédica da Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas Thomas J. Watson da Universidade de Binghamton.
"A Bioresource Technology é uma revista de alta qualidade, pelo que a sua rápida publicação demonstra a importância desta investigação", afirmou Jin. "Os revisores comentaram que 'o manuscrito demonstra um mérito científico significativo, novidade e relevância ambiental'."
Jin começou a se interessar por desperdício de alimentos em 2022, quando recebeu uma bolsa do estado de Nova York para explorar o assunto. "Podemos utilizar o desperdício de alimentos como um recurso para converter em tantos produtos industriais, e o polímero biodegradável é apenas um deles", disse ela. "O nosso objetivo não é apenas valorizar os resíduos alimentares, mas também reduzir o custo de fabrico deste polímero ecológico. Existem também diferentes opções, como a produção de biocombustíveis e bioquímicos."
A atual produção de plástico biodegradável pode ser dispendiosa porque depende de substratos de açúcar refinado e de culturas puras de microrganismos. Como parte desta investigação, a equipa de Binghamton alimentou a bactéria Cupriavidus necator com ácido lático fermentado a partir de resíduos alimentares (que serviu como fonte de carbono necessária) e sulfato de amónio adicional (como fonte de azoto).
As bactérias sintetizam plástico polihidroxialcanoato (PHA) como forma de armazenar carbono e energia. Cerca de 90% do PHA que as bactérias produzem pode ser colhido e transformado em embalagens biodegradáveis e outros produtos.
Antes de se juntar a este projeto, a experiência biomédica de Liu centrava-se na investigação de células estaminais, pelo que encontrar os elementos certos nas proporções corretas para o sucesso provou ser "cheio de desafios".
"A bioconversão de resíduos alimentares em ácidos orgânicos foi relativamente fácil. O cultivo das bactérias produtoras de plástico foi difícil, porque no início não tinha experiência com a fermentação de bactérias para a produção de biopolímeros", afirmou. "A cada passo, sentia que algo não era o que eu esperava".
Jin está grato à Sodexo e aos serviços de restauração da Universidade de Binghamton por fornecerem os resíduos alimentares utilizados nas experiências.
"Falei com o responsável pela sustentabilidade da Universidade e fiquei a saber que a SUNY não permite a deposição de resíduos alimentares em aterros - é essa a política", afirmou. "Espera-se que cada campus resolva o problema. Em Binghamton, os refeitórios dão os alimentos desperdiçados aos agricultores para alimentar o gado. Pensei que talvez pudéssemos tentar converter diretamente esses resíduos alimentares em plásticos biodegradáveis. Havia pouca informação em publicações de investigação sobre a viabilidade desta ideia, por isso sentimos que talvez fosse essa a lacuna em que podíamos trabalhar."
A equipa de Binghamton respondeu a algumas questões essenciais para o processo de transformação de alimentos em plástico. Por exemplo, os resíduos alimentares podem ser armazenados durante pelo menos uma semana sem quaisquer efeitos adversos para o processo de bioconversão, o que oferece flexibilidade para a recolha à escala industrial. A equipa também determinou se a bioconversão dependia de algum tipo específico de alimento e como lidar com os diferentes tipos de resíduos que um centro de recolha receberia.
"Descobrimos que o processo é muito robusto, desde que tenhamos diferentes tipos de alimentos misturados na mesma proporção", disse Jin. "Controlamos a temperatura e o pH durante a fermentação, e essas condições incentivam o crescimento de bactérias produtoras de ácidos orgânicos."
Ela até tem planos para o resíduo sólido que sobra do processo de fermentação. Parece uma pasta, e a equipa está a transformá-la em fertilizante orgânico como uma melhor alternativa à mistura química padrão.
Para a próxima etapa, Jin gostaria de aumentar a escala do processo para garantir que continua a ter o desempenho esperado com a expansão da produção de plástico. Isso significa procurar mais financiamento ou associar-se a um parceiro industrial.
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