Avanço transforma resíduos de alimentos em plástico e fertilizante, uma dupla vitória para a Terra

Um novo processo microbiano produz plástico a partir de sobras fermentadas e pode ser ampliado para ajudar a reduzir o desperdício e a poluição em aterros sanitários.

Os americanos jogam fora entre 30% e 40% do suprimento de alimentos do país a cada ano, de acordo com o Departamento de Agricultura dos EUA.
Esse lixo, que soma bilhões de libras anualmente, acaba apodrecendo em aterros sanitários e liberando gases de efeito estufa como metano e dióxido de carbono.
Ao mesmo tempo, o lixo plástico está se acumulando, gerando alarme sobre a disseminação de microplásticos no meio ambiente e nos corpos humanos.
Agora, pesquisadores da Universidade Binghamton, Universidade Estadual de Nova York, podem ter encontrado uma maneira de resolver os dois problemas simultaneamente.
Uma equipe liderada pelo doutorando Tianzheng Liu desenvolveu um método para converter resíduos de alimentos em plástico biodegradável, um avanço com potencial para impacto ambiental em larga escala. A equipe alimentou a bactéria Cupriavidus necator com resíduos alimentares fermentados contendo ácido lático como fonte de carbono e sulfato de amônio como fonte de nitrogênio.
Essas bactérias sintetizam um bioplástico chamado poli-hidroxialcanoato (PHA), que armazenam internamente como fonte de carbono e energia.
Cerca de 90% do PHA produzido pode ser colhido e usado para fabricar embalagens biodegradáveis e outros produtos plásticos.
"Podemos utilizar resíduos alimentares como recurso para convertê-los em diversos produtos industriais, e o polímero biodegradável é apenas um deles", disse o professor Sha Jin, que apoiou o projeto juntamente com o professor e presidente da SUNY, Kaiming Ye.
"Nosso objetivo não é apenas valorizar o desperdício de alimentos, mas também reduzir o custo de fabricação deste polímero ecológico."
Bactérias produzem plástico ecológico
Liu, com experiência em pesquisa com células-tronco, enfrentou curvas de aprendizado acentuadas ao longo do processo.
"A bioconversão de resíduos alimentares em ácidos orgânicos foi relativamente fácil", disse ele. “O cultivo das bactérias produtoras de plástico foi difícil, porque no início eu não tinha experiência com fermentação bacteriana para a produção de biopolímero.”
“A cada passo, eu sentia que algo não era o que eu esperava”, acrescentou.
A ideia de usar resíduos alimentares surgiu para Jin em 2022, após receber uma bolsa do estado de Nova York para explorar a sustentabilidade alimentar.
Ela entrou em contato com o responsável pela sustentabilidade do campus e descobriu que a política da SUNY proíbe o envio de resíduos alimentares para aterros sanitários.
“Cada campus deve resolver o problema”, disse Jin. “Em Binghamton, os refeitórios dão alimentos desperdiçados aos agricultores para alimentar seus rebanhos. Pensei que talvez pudéssemos tentar converter diretamente esses resíduos alimentares em plásticos biodegradáveis.”
A Sodexo e o Serviço de Refeições da Universidade de Binghamton forneceram os resíduos alimentares utilizados no projeto.
O trabalho da equipe também abordou desafios em escala industrial, como armazenamento e variabilidade alimentar. Eles descobriram que os resíduos podem ser armazenados por pelo menos uma semana sem afetar o resultado. O tipo de alimento também não importa, desde que as proporções da mistura permaneçam estáveis.
“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 estimulam o crescimento de bactérias produtoras de ácido orgânico.”
O resíduo pastoso remanescente da fermentação também está sendo testado como um potencial fertilizante orgânico para substituir alternativas químicas.
Ampliando a inovação
O próximo passo é a expansão. Jin quer ampliar a escala do sistema e testá-lo em um nível mais amplo com parceiros da indústria ou apoio financeiro adicional.