Consumo e biodegradação de plástico por larvas de inseto: um estudo sobre Galleria mellonella
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Data
2021
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Resumo
O polietileno (PE) representa aproximadamente 30% da demanda total de plásticos, e é formado a partir da condensação do monômero etileno (C2H4). O alto peso molecular, o caráter hidrofóbico e a ausência de grupos hidrolisáveis e oxidáveis naestrutura química, tornam o PE inerte e resistente à biodegradação. Assim, o aumento no uso desses materiais tem provocado acúmulo de resíduos plásticos sólidos, os quais são prejudiciais a vida
terrestre e marinha. Estudos visando novas alternativas para o tratamento desses resíduos têm ganhado destaque. Em 2017 houve o primeiro relato na literatura sobre a capacidade de larvas do inseto Galleria mellonella biodegradar filmes de PE, a uma taxa superior às de biodegradação microbiana já descritas na literatura. Interessantemente, essa capacidade pode
ser relacionada com a ecologia natural do inseto, uma vez que seu habitat natural são as colmeias de abelha, material constituído por substâncias químicas ricas em ligações C-C e C-H, assemelhando-se à estrutura do PE. No entanto, o trabalho pioneiro sofreu críticas da comunidade científica, uma vez que os dados obtidos não eram suficientes para afirmar a biodegradação do PE, e criou a perspectiva de avaliar esse processo por larvas de G. mellonella. Desse modo, os objetivos do presente trabalho são: (i) revisar a literatura sobre tratamentos de resíduos plásticos e sobre biodegradação por larvas de insetos; (ii) verificar experimentalmente se as larvas de G. mellonella são capazes de biodegradar o PE ou apenas o convertem em microplástico e o excretam; (ii) entender a rota de ingestão do PE pelas larvas de G. mellonella, e (iii) avaliar o envolvimento da microbiota dessas larvas no processo de biodegradação do PE. Inicialmente determinamos o período larval de maior
consumo do PE, verificamos que uma única larva, pesando 130 mg, é capaz de ingerir 17,22 ± 1,29 mg de PE por dia. Análises físico-químicas, incluindo FTIR, LC-MS, FEG-SEM-EDS e XPS, realizadas em diferentes sítios corporais (hemolinfa, casulo e fezes) de larvas alimentadas com PE, por 7 dias, ou com dieta laboratorial indicaram a presença de substâncias de metabolização distintas exclusivamente em larvas alimentadas PE. A excreção de compostos com características muito semelhantes à estrutura do PE foi observada nas fezes das larvas alimentas com PE. Baseado nestas análises, é possível
concluir que parte do PE fragmentado mecanicamente pelas larvas é metabolizado e absorvido e outra parte é eliminada nas fezes das larvas como PE. Para verificar o processo de biomineralização do plástico após sua ingestão por larvas de G. mellonella foi realizado um ensaio de respirometria a fim de quantificar o CO2 de dois grupos de larvas: (i) alimentadas com PE e (ii) sem alimentação. No entanto, a produção de do metabólito final
de biodegradação aeróbia do PE, não foi alterada. Assim ainda é necessário esclarecer se o PE não é biomineralizado no metabólito final ou se esse gás é utilizado por enzimas do animal para manutenção do pH intestinal. Dados preliminares da análise do sequenciamento do gene rRNA 16S indicam que uma alimentação com PE altera o microbioma intestinal das larvas, sugerindo a participação da microbiota bacteriana no processo de digestão do PE.
Desse modo, esse estudo contribui no entendimento do processo de biodegradação de PE utilizando larvas de G. mellonella, o que pode futuramente auxiliar em novas soluções biotecnológicas inovadoras para gerenciar o desafiador problema dos resíduos plásticos no meio ambiente.
Descrição
Dissertação (Mestrado)-Programa de Pós-Graduação em Biociências, Fundação Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre.
Palavras-chave
Polietileno, Biodegradação Ambiental, Larva, Microbiota, Galleria mellonella, [en] Polyethylene, [en] Biodegradation, Environmental