O poliestireno, comumente conhecido como isopor, é um material plástico muito utilizado em embalagens alimentícias, eletrônicas e industriais. É difícil de quebrar e, portanto, durável. Os métodos tradicionais de reciclagem —como o processamento químico e térmico — são caros, e podem criar poluentes. Esta foi uma das razões pelas quais queríamos explorar métodos biológicos de gestão desses resíduos.
Faço parte de uma equipe de cientistas do Centro Internacional de Fisiologia e Ecologia de Insetos que descobriu que as larvas-da-farinha achadas no Quênia podem mastigar poliestireno e hospedar bactérias em seus intestinos que ajudam a decompor o material.
O tenébrio é a forma larval do besouro escuro Alphitobius. O período larval dura entre 8 e 10 semanas. A larva-da-farinha é encontrada principalmente em galpões de criação de aves, que são quentes e podem oferecer um suprimento constante de alimentos — condições ideais para seu crescimento e reprodução.
Embora se acredite que as larvas-da-farinha tenham se originado na África, elas podem ser encontradas em muitos países ao redor do mundo. A espécie que identificamos em nosso estudo, entretanto, poderia ser uma subespécie do gênero Alphitobius. Estamos conduzindo investigações adicionais para confirmar essa possibilidade.
Nosso estudo também examinou as bactérias intestinais do inseto. Queríamos identificar as comunidades bacterianas que podem apoiar o processo de degradação do plástico.
Os níveis de poluição por plástico estão criticamente elevados em alguns países africanos. Embora os resíduos plásticos sejam uma questão ambiental importante a nível mundial, África enfrenta um desafio particular devido à elevada importação de produtos plásticos, à baixa reutilização e à falta de reciclagem destes produtos.
Ao estudar estes "comedores de plástico" naturais, esperamos criar novas ferramentas que ajudem a eliminar os resíduos de plástico de forma mais rápida e eficiente. Em vez de liberar um grande número destes insetos em locais de lixo (o que não é prático), podemos utilizar os micróbios e enzimas que eles produzem em fábricas, aterros sanitários e locais de limpeza. Isto significa que os resíduos plásticos podem ser tratados de uma forma que seja mais fácil de gerir em grande escala.
Principais descobertas
Realizamos um teste que durou mais de um mês. As larvas foram alimentadas apenas com poliestireno, apenas com farelo (um alimento rico em nutrientes) ou com uma combinação de poliestireno e farelo.
Descobrimos que as larvas-da-farinha alimentadas com dieta de farelo de poliestireno sobreviveram em taxas mais altas do que aquelas alimentadas apenas com poliestireno. Descobrimos também que consumiam poliestireno de forma mais eficiente do que aqueles que seguiam uma dieta apenas com poliestireno. Isto destaca os benefícios de garantir que os insetos ainda tenham uma dieta rica em nutrientes.
Embora a dieta apenas com poliestireno tenha apoiado a sobrevivência das larvas-da-farinha, elas não tinham nutrição suficiente para torná-las eficientes na decomposição do poliestireno. Esta descoberta reforçou a importância de uma dieta equilibrada para que os insetos consumam e degradem o plástico de forma otimizada. Os insetos podem estar comendo o poliestireno porque ele é composto principalmente de carbono e hidrogênio, o que pode fornecer energia.
As larvas-da-farinha na dieta com farelo de poliestireno foram capazes de quebrar aproximadamente 11,7% do poliestireno total durante o período dos testes.
Bactérias intestinais
A análise do intestino da larva-da-farinha revelou mudanças significativas na composição bacteriana dependendo da dieta. Compreender estas mudanças na composição bacteriana é crucial porque revela quais os micróbios que estão ativamente envolvidos na degradação do plástico. Isto nos ajudará a isolar as bactérias e enzimas específicas, que podem ser aproveitadas para os esforços de degradação do plástico.
Descobriu-se que os intestinos das larvas alimentadas com poliestireno contêm níveis mais elevados de Proteobacteria e Firmicutes, bactérias que podem se adaptar a vários ambientes e decompor uma ampla gama de substâncias complexas. Bactérias como Kluyvera, Lactococcus, Citrobacter e Klebsiella também foram particularmente abundantes, e são conhecidas por produzirem enzimas capazes de digerir plásticos sintéticos. As bactérias não serão prejudiciais ao inseto ou ao meio ambiente quando usadas em grande escala.
A abundância de bactérias indica que elas desempenham um papel crucial na decomposição do plástico. Isso pode significar que as larvas de farinha podem não ter a capacidade natural de comer plástico. Em vez disso, quando começam a comer plástico, as bactérias nos seus intestinos podem mudar para ajudar a decompô-lo. Assim, os micróbios no estômago das larvas-da-farinha podem se ajustar a dietas incomuns.
Estas descobertas apoiam a nossa hipótese de que o intestino de certos insetos pode permitir a degradação do plástico. Isto provavelmente ocorre porque as bactérias no intestino podem produzir enzimas que decompõem os polímeros plásticos.
Isto levanta a possibilidade de isolar estas bactérias, e as enzimas produzidas, para criar soluções microbianas que irão tratar os resíduos plásticos em maior escala.
O que vem a seguir
Certas espécies de insetos, como a larva-da-farinha amarela (Tenebrio molitor) e os super-vermes (Zophobas morio), já demonstraram capacidade de consumir plásticos. Eles são capazes de decompor materiais como o poliestireno com a ajuda de bactérias no intestino.
A nossa investigação é única porque se concentra em espécies de insetos nativas de África, que não foram extensivamente estudadas no contexto da degradação do plástico.
Este enfoque regional é importante porque os insetos e as condições ambientais em África podem diferir daqueles de outras partes do mundo, oferecendo potencialmente novas perspectivas e soluções práticas para a poluição plástica em ambientes africanos.
A capacidade da larva-da-farinha queniana de consumir poliestireno sugere que esta poderia desempenhar um papel na redução natural de resíduos, especialmente para tipos de plástico que são resistentes aos métodos convencionais de reciclagem.
Estudos futuros poderiam se concentrar no isolamento e identificação de cepas bacterianas específicas envolvidas na degradação do poliestireno e no exame de suas enzimas.
Esperamos descobrir se as enzimas podem ser produzidas em escala para a reciclagem de resíduos.
Além disso, podemos explorar outros tipos de plásticos para testar a versatilidade deste inseto para aplicações mais amplas de gestão de resíduos.
Aumentar a utilização de larvas-da-farinha menores para a degradação do plástico também exigiria estratégias para garantir a saúde dos insetos durante o consumo prolongado de plástico, bem como avaliar a segurança da biomassa de insetos resultante para a alimentação animal.
*Fathiya Khamis, cientista sênior da International Centre of Insect Physiology and Ecology
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