Inédito no mundo: processo de degradação de plásticos biodegradáveis marinhos esclarecido.

Pela primeira vez no mundo, Shimadzu Techno-Research elucidou o processo de degradação de plásticos biodegradáveis marinhos. Esses resultados experimentais servem como guia para o desenvolvimento de plásticos biodegradáveis marinhos de melhor desempenho e já estão recebendo um fluxo constante de solicitações de avaliação por parte de fabricantes de materiais.

Makoto Yasojima, Gerente Geral da Divisão de Negócios Ambientais Shimadzu Techno-Research, que liderou este desenvolvimento, disse: “Os microplásticos no oceano se tornaram um problema sério, e ainda não existe solução. Era frustrante, como se só pudéssemos ficar de braços cruzados lamentando a situação. Como uma empresa de análise por contrato, nos perguntamos como poderíamos contribuir e selecionamos os plásticos biodegradáveis marinhos — que se decompõem facilmente no oceano — como nosso tema de pesquisa.”

Makoto Yasojima, o terceiro da esquerda na fila de trás, fotografado com membros da equipe de pesquisa no laboratório de tecnologia e pesquisa Shimadzu

Preocupações com os efeitos nocivos dos microplásticos

Os microplásticos destacados como um problema social referem-se a partículas de plástico com diâmetro de 5 mm ou menos. Acredita-se que o lixo plástico descartado, como sacolas plásticas e embalagens de alimentos, se fragmenta em microplásticos pela erosão causada pelo vento e pelas ondas, bem como por efeitos químicos como a radiação ultravioleta e a temperatura. Quando essas partículas chegam ao oceano, os organismos marinhos as ingerem, levando ao acúmulo de substâncias nocivas em seus corpos. Estudos também sugerem que o consumo desses peixes pode afetar a saúde humana. Além disso, os microplásticos que flutuam no oceano não podem ser completamente removidos, o que representa outra grande preocupação.

Plásticos biodegradáveis como solução para o problema do lixo plástico

Esforços para solucionar os problemas ambientais causados pelos plásticos estão em andamento em todo o mundo. Um desses esforços é o desenvolvimento de plásticos biodegradáveis. Biodegradação refere-se ao processo pelo qual compostos orgânicos são decompostos em água e dióxido de carbono pela ação de microrganismos como bactérias e fungos, retornando assim à natureza. No entanto, os detalhes desse mecanismo ainda não estão totalmente esclarecidos. O mesmo ocorre com os plásticos biodegradáveis marinhos, projetados para se biodegradarem facilmente no oceano, mas cuja segurança após o lançamento em ambientes marinhos não foi comprovada cientificamente.

Yasojima disse: “Quando as pessoas ouvem a expressão 'plásticos biodegradáveis marinhos', tendem a imaginar que, mesmo que esses materiais entrem no oceano, eles acabarão se decompondo e desaparecendo, sendo, portanto, seguros. No entanto, o consenso entre os especialistas era quase o oposto. O que exatamente acontece no oceano e como isso causa a degradação? Será que está realmente se degradando ou simplesmente se fragmentando em microplásticos? Na época, sabia-se muito pouco.”

O laboratório explodiu em entusiasmo: "Podemos ver o processo de degradação!"

A pesquisa começou em 2019. O primeiro passo foi obter produtos de plástico biodegradável marinho que tivessem sido avaliados usando métodos de teste baseados em normas ISO. Na época, esses produtos não estavam disponíveis comercialmente. Felizmente, a equipe de pesquisa recebeu a informação de que, ao comprar café gelado em uma loja de conveniência na província de Kochi, canudos de plástico biodegradável marinho estavam sendo distribuídos em caráter experimental. "Dirigimos seis horas de Kyoto para comprar café gelado e conseguimos alguns canudos", lembra Yasojima. Além disso, como era necessária água do mar fresca contendo microrganismos para os experimentos, a equipe viajou de seu laboratório em Kyoto até a Baía de Osaka para coletar amostras para cada teste.

Este slide ilustra o comportamento de biodegradação do material A em água do mar (fornecido pela Shimadzu Techno-Research). O eixo vertical mostra a biodegradabilidade (%) e o eixo horizontal mostra o período de teste (dias). O slide observa que as amostras dentro do reator foram fotografadas diretamente, permitindo que o processo de degradação fosse visualmente correlacionado com a biodegradabilidade medida.

Quando os canudos foram imersos em água do mar, uma camada viscosa se formou ao redor deles em cerca de um mês, e eles desapareceram completamente em dois a três meses. Após confirmar a decomposição em condições experimentais, o próximo desafio foi como coletar e analisar efetivamente apenas essa camada viscosa. Depois de várias tentativas — tentando remover a camada viscosa com pinças ou dissolvê-la com solventes orgânicos — eles finalmente desenvolveram o método de “ultrafiltração”. Ao filtrar a água contendo a camada viscosa, conseguiram recuperar eficientemente apenas os microrganismos e os produtos da decomposição. Estes foram então examinados usando um espectrômetro de massa de alta precisão para confirmar as mudanças na estrutura molecular. Isso marcou a primeira vez no mundo que os estágios intermediários da decomposição foram capturados.

Este estudo foi selecionado para financiamento pela Organização para o Desenvolvimento de Novas Energias e Tecnologias Industriais (NEDO) em 2020, e Shimadzu Techno-Research participou do Projeto de Desenvolvimento Tecnológico para a Implementação Social de Plásticos Biodegradáveis Marinhos. A equipe de pesquisa não só continua seus estudos sobre plásticos biodegradáveis marinhos, como também trabalha para estabelecer métodos de avaliação de plásticos biodegradáveis em ambientes terrestres, que atualmente representam a principal área de atuação do mercado de plásticos biodegradáveis. Este projeto recebeu o prêmio “First a Dream Award”, uma premiação interna do Grupo Shimadzu que reconhece os funcionários que assumem desafios proativamente, impulsionados por seus sonhos e aspirações.

Comentário de Makoto Yasojima, Shimadzu Techno-Research