Um novo estudo envolvendo inteligência artificial com base no aprendizado de máquina tornou possível prever as mutações necessárias para que essa enzima digira diferentes tipos de plásticos, dependendo do ambiente em que se encontram.
A nova enzima mutante, chamada FAST-PETase, degradou o plástico PET em tempo recorde (24 horas). Também é capaz de repolimerizar o plástico e oferece uma solução de reciclagem sustentável e de baixo custo.
Apenas uma pequena porção de resíduos plásticos é reutilizada e a grande maioria acaba na natureza, ameaçando os ecossistemas naturais de maneira dramática.
Desde 2015, de fato geramos mais de 6,9 bilhões de toneladas de resíduos plásticos, dos quais apenas 9% foram reciclados. 12% foram incinerados enquanto 79% são acumulados em aterros ou lançados na natureza. O plástico é tão onipresente que agora se infiltra em todos os lugares e coloca em perigo a vida de muitos seres vivos, incluindo humanos.
O novo estudo publicado na revista Nature talvez possibilite finalmente a aplicação desse processo enzimático em larga escala. Usando inteligência artificial baseada em aprendizado de máquina, as enzimas podem ser ajustadas de forma personalizada para serem adaptadas para digerir rapidamente vários plásticos, mesmo abaixo de 50°C e em uma ampla faixa de pH.
Um processo circular e econômico
A tecnologia dos pesquisadores americanos é baseada no plástico PET, um polímero produzido em grande quantidade em todo o mundo para compor sacolas plásticas, garrafas de bebidas e certas fibras comumente usadas em têxteis. Este tipo de plástico representaria em particular 12% dos resíduos mundiais.
O modelo de aprendizado de máquina utilizado permite prever as mutações necessárias para que a PETase atinja os objetivos de despolimerização ótima de plásticos PET. Para gerar a enzima mais eficiente, a tecnologia leva em consideração as temperaturas circundantes, pHs e outros fatores físico-químicos.
Os autores do estudo puderam assim testar e comprovar a eficácia da sua nova enzima FAST-PETase (Functional, Active, Stable and Tolerant PETase) em 51 plásticos pós-consumo diferentes (cinco fibras e tecidos de poliéster e garrafas de água, todos feitos de PET).
Além disso, a nova enzima também é capaz de reconstituir o plástico que degrada (repolimerização), o que permite uma reciclagem não apenas mais barata (energética e financeiramente), mas também mais eficiente e respeitadora do meio ambiente.
Em têxteis e moda em particular, a reciclagem convencional de tecidos poliméricos é tão difícil que esses setores são o segundo/terceiro maiores poluidores do planeta, atrás apenas da indústria do petróleo. Os métodos mais comuns usados para degradar o plástico incluem combustão, glicólise e pirólise, todos os quais consomem muita energia e são muito caros.
O FAST-PETase pode ser aplicado em nível industrial para reduzir sua pegada ecológica, mas também para economizar material graças ao seu processo circular. Além disso, os pesquisadores planejam aperfeiçoar ainda mais a enzima para que ela possa ser ativada em qualquer ambiente externo. Pode, assim, limpar os locais mais poluídos, como lixões selvagens.
Fonte:
[Biologia]