Pode parecer que garrafas plásticas e biscoitos não têm nada em comum, mas os pesquisadores estão encontrando uma maneira de conectar os dois. Ao desenvolver leveduras, os cientistas desenvolveram um sistema que pode transformar compostos de resíduos plásticos e agrícolas em proteínas comestíveis, vitaminas, sabores e outros ingredientes alimentares.
Esta abordagem poderia proporcionar uma nova forma de reutilizar resíduos sólidos, bem como ajudar a produzir alimentos em locais onde os fornecimentos tradicionais são limitados. As aplicações potenciais variam desde áreas de desastre na Terra até missões humanas no espaço.
Os pesquisadores apresentaram seus resultados na reunião de outono da American Chemical Society (ACS) durante o simpósio “Graduação e Pós-Graduação em Bioquímica e Biologia Química” em McCormick Place.
“Os micróbios são muito inteligentes. Por isso, estamos a usar as suas propriedades para resolver os problemas que criamos.” -Lahiru Jayakody
Convertendo resíduos plásticos em alimentos
A poluição plástica e a insegurança alimentar são dois grandes desafios globais, e os investigadores da Southern Illinois University (SIU) Carbondale estão a explorar se um problema pode ajudar a resolver o outro. Seu objetivo é usar microorganismos para converter resíduos em alimentos que as pessoas possam consumir com segurança.
Esta pesquisa evoluiu de um projeto liderado pela NASA focado na produção de alimentos em condições de recursos limitados da exploração do espaço profundo, onde os astronautas não podem contar com remessas regulares da Terra.
O professor associado Lahiru Jayakody explica: “Estávamos tentando desenvolver tecnologia para reciclar o plástico para criar um produto mais valioso. Pensamos: por que não nos concentrar na produção de alimentos? Porque plástico é carbono e comida é carbono.”
Um dos principais alvos é o tereftalato de polietileno (PET), um plástico amplamente utilizado em produtos como garrafas de refrigerante e água. O PET contém moléculas ricas em carbono que podem ser potencialmente separadas e reconstituídas em compostos úteis, incluindo componentes que podem eventualmente tornar-se proteínas.
Os cientistas podem fazer algumas dessas mudanças usando reações químicas e solventes de laboratório. A equipe da SIU Carbondale voltou-se para os micróbios, que podem realizar naturalmente processos bioquímicos complexos.
“Os micróbios são muito inteligentes. Por isso, estamos a utilizar as suas propriedades para resolver os problemas que criámos”, diz Jayakody.
Levedura de engenharia como pequenas fábricas de alimentos
A utilização de microrganismos para produzir substâncias úteis já está bem estabelecida. Por exemplo, a levedura pode ser geneticamente programada para produzir moléculas valiosas. A insulina, antes obtida do pâncreas animal, agora pode ser produzida a partir de micróbios modificados.
Jayakody e a estudante de pós-graduação Sandhya Jayasekara aplicaram uma ideia semelhante ao desperdício. Eles programaram vários tipos de fermento, incluindo fermento de padeiro, para pegar moléculas derivadas de plásticos e sobras agrícolas e convertê-las em proteínas, vitaminas e compostos que melhoram o sabor.
No entanto, antes que a levedura possa utilizar esses materiais, os resíduos devem ser divididos em pedaços mais manejáveis.
Os pesquisadores processam plástico PET, talos e folhas de milho descartados e outras biomassas usando uma tecnologia proprietária chamada decomposição hidrotérmica oxidativa. Desenvolvido pelo professor de geologia da SIU Carbondale, Ken Anderson, o processo combina água e oxigênio sob altas temperaturas e pressão para quebrar materiais resistentes em compostos que os micróbios podem acessar.
Essas pequenas moléculas são então introduzidas na levedura projetada. Os microrganismos os convertem em novos componentes alimentares, incluindo proteínas, gorduras e ácidos.
De resíduos a biscoitos impressos em 3D
Depois que os ingredientes derivados do fermento são produzidos, os pesquisadores os combinam com fibras, amido e adoçante. A mistura é então empurrada através de uma impressora 3D para criar biscoitos ricos em proteínas chamados μBites (pronuncia-se “microbytes”).
Os dados disponíveis indicam que os μBites são seguros para consumo, embora os investigadores ainda estejam à espera da aprovação institucional antes de realizar testes formais de sabor.
Atualmente, os participantes avaliaram os biscoitos com base no aroma. A maioria disse que estaria disposta a comer um pouco em situações em que os recursos alimentares fossem escassos.
Os pesquisadores também estão trabalhando para tornar os biscoitos mais atraentes para as pessoas que têm outras opções de alimentos.
Jayasekara criou cepas de levedura capazes de produzir material alimentar adicional. A levedura de padeiro agora pode produzir sabor de baunilha a partir de biomassa vegetal. Outra cepa de levedura pode usar etilenoglicol derivado de PET para produzir betacaroteno, que o corpo humano pode converter em vitamina A.
“Estamos usando micróbios para transformar o biscoito em um produto mais atraente e fácil de consumir”, diz Jayasekara.
Fazendo biscoitos sobre microrganismos
A equipe eventualmente deseja que os micróbios produzam ainda mais material necessário para μBites. Isto inclui amido, fibra e adoçante que atualmente têm de ser adicionados separadamente.
Jayakody espera que os biscoitos possam estar prontos para consumo público nos próximos anos. Além do uso diário na Terra, a tecnologia poderá ser particularmente valiosa em ambientes onde é difícil transportar ou distribuir grandes quantidades de alimentos.
Os cenários possíveis incluem submarinos, zonas de desastre e, eventualmente, assentamentos humanos na Lua ou em Marte.
Os investigadores também veem esta tecnologia como uma possível resposta à crescente pressão sobre o abastecimento global de alimentos.
Ele concluiu: “Espera-se que a procura global de alimentos aumente 35-56% até ao ano 2050, e aproximadamente 30% da população mundial estará em risco de passar fome. Acredito que a maneira de resolver isto é usar micróbios.”
A pesquisa foi financiada pelas bolsas do Deep Space Food Challenge da NASA e do Programa de Desenvolvimento de Carreira em Início de Carreira do Corpo Docente da National Science Foundation (CAREER).
