Isolation and characterisation of plastic polyethylene terephthalate (PET) degrading and polyhydroxyalkanoates (PHAs) producing bacteria from soil and water

  • Muhammad Bashir Saidu (Aluno)

Tese do aluno

Resumo

A procura por plásticos tem gerado enormes quantidades destes resíduos no meio ambiente, os quais persistem e impactam negativamente os ecossistemas. O polietileno tereftalato (PET) é um dos polímeros termoplásticos mais comuns no mercado. A preocupação com os resíduos plásticos motiva o desenvolvimento de estratégias para aumentar a biodegradação e encontrar polímeros alternativos. Neste trabalho foi investigada a possibilidade de usar bactérias para degradar PET e para produzir bioplásticos (polihidroxialcanoatos, PHAs). Por fim, foi testada a integração dos dois processos. No geral, o trabalho teve como objetivo investigar o potencial de reciclar PET em bioplástico usando bactérias. O potencial de consórcios bacterianos obtidos de várias amostras ambientais para degradar grânulos de PET em matriz líquida foi investigado. Os resultados revelaram degradação máxima de 1,1% por um dos consórcios testados. O intermediário de degradação do PET, ácido tereftálico (TPA), não foi detetado ao final de 55 dias. Os resultados da espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) mostraram grandes desvios e curvas espectrais na estrutura química do PET em comparação com o controlo não inoculado. A biodegradação de filmes de PET enterrados no solo (A), e com plantas de mangal (B), e bioaumentados com um consórcio bacteriano (C) também foi investigada. Os ensaios foram conduzidos por 270 dias em condições ambientais. Os resultados não revelaram diferenças entre os tratamentos na degradação, com uma perda de peso máxima de 0,118% no tratamento com bioaumento. No entanto, os resultados do Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM) e FTIR indicaram mudanças significativas na superfície, deslocamentos de pico espectrais e extensões nas estruturas químicas do PET. Consórcios bacterianos isolados do solo dos tratamentos experimentais foram avaliados quanto à degradação dos monômeros de PET, TPA e monoetilenoglicol (MEG), e intermediário Bis (2-hidroxietil) tereftalato (BHET). Os consórcios foram inoculados em meio mínimo com 1000 mg/L TPA ou BHET ou 1113 mg/L MEG como fontes de carbono. Os resultados mostraram degradação completa de TPA e degradação significativa de BHET (96,09%) e MEG (83,65%) pelos consórcios. Na segunda parte do estudo, foram isoladas bactérias de várias amostras ambientais e triadas quanto à produção de PHA usando a coloração Sudan Black B. Foram capturadas imagens com Microscópio Eletrônico de Transmissão para confirmar as inclusões de PHA intracelular. Um total de 35 isolados foram rastreados para PHA, e 22 mostraram coloração positiva. O isolado que apresentou maiores níveis de síntese de PHA (EC2-30-3) foi identificado com base na sequência do gene 16S rRNA como Bacillus sp. e selecionado para culturas de fermentação e degradação de monômeros de PET para produção de PHA. Foi cultivado em meio mínimo com 1000 mg/L TPA e 1113 mg/L MEG como fonte de carbono por oito dias. O isolado cresceu melhor em meio contendo MEG, que foi selecionado como modelo de substrato para fermentação de PHA. Para integrar a biodegradação dos monômeros de PET e a produção de PHA, o isolado foi cultivado em 0,2% de MEG. Um controlo com 0,2% de glicose foi preparado e as culturas foram incubadas por 96 horas. Bacillus sp. EC2-30-3 apresentou maior acumulação de PHA em meio com MEG (40,31%) do que glicose (25,53%). Este é o primeiro estudo a reportar que Bacillus sp. usa monômero de PET como carbono para produzir um biopolímero. Os resultados de FTIR do PHA extraído identificaram suas unidades funcionais como grupos C–H, CH3, C=O e C–O. As bandas de absorção obtidas estão intimamente relacionadas com a estrutura do PHB. O estudo confirmou, assim, a capacidade das bactérias isoladas em degradar monômeros de PET e produzir biopolímeros. Os resultados deste trabalho abrem a possibilidade de aumentar o uso de bactérias para mitigar o impacto do PET no meio ambiente acoplada à produção de bioplásticos mais ecológicos.
Data do prémio23 nov. 2023
Idioma originalEnglish
Instituição de premiação
  • Universidade Católica Portuguesa
SupervisorDavid Manuel Flores Gonçalves (Supervisor), Paula M. L. Castro (Co-Orientador) & Irina S. Moreira (Co-Orientador)

Keywords

  • Polietileno tereftalato
  • Polihidroxialcanoatos
  • Mangal
  • Biodegradação
  • Bactérias

Designação

  • Doutoramento em Biotecnologia

Citação

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