Biotecnologia
A biotecnologia define-se como um conjunto de técnicas que utiliza células vivas ou moléculas derivadas de um organismo, como enzimas, para obter ou modificar um produto ou processo.
A Biotecnologia aplicada ao setor do plástico combina a ciência e a tecnologia para desenvolver soluções sustentáveis. Utilizamos microrganismos e enzimas para degradar e reciclar plásticos, reduzindo assim a poluição ambiental e promovendo um futuro mais limpo e saudável.
A biotecnologia é aplicável, portanto, a um amplo leque de setores e indústrias, desde a indústria alimentar até à indústria farmacêutica, como exemplos mais evidentes da sua aplicação na produção de alimentos e antibióticos, respetivamente. No entanto, nos últimos anos, a biotecnologia tem vindo a introduzir-se noutros setores, como a indústria plástica. Neste sentido, podem encontrar-se diversas aplicações onde o uso de microrganismos e enzimas é fundamental neste setor, concretamente estes usos estão principalmente focados em alcançar a circularidade e garantir a segurança dos materiais plásticos.
Para isso, existem diferentes tecnologias e estratégias que permitem alcançar estes objetivos:
Fermentações
Esta tecnologia permite obter moléculas de interesse a partir da valorização de recursos de origem renovável e/ou resíduos orgânicos, empregando microrganismos. Deste modo, podem ser produzidos monómeros, como o ácido láctico, para a produção de um polímero de base biológica e compostável como o PLA, a partir da polimerização química do ácido láctico obtido por fermentação. Além do setor do plástico, os avanços nesta linha podem ser aplicados noutras indústrias, como a cosmética, a alimentação, a agricultura ou a farmacêutica. Tudo isto depende do composto objetivo, do tipo de microrganismo empregado e de como o processo de fermentação é desenhado. Na AIMPLAS, dispomos do conhecimento e das capacidades para o desenho, otimização e escalonamento de todo o tipo de processos fermentativos.
Reciclagem enzimática
Esta tecnologia baseia-se no emprego de microrganismos e das suas enzimas hidrolíticas para a quebra da cadeia polimérica. Através da reciclagem enzimática, podemos conseguir uma biodegradação parcial até à produção dos monómeros e oligómeros de cada polímero em questão, em condições muito mais suaves de operação do que noutras técnicas de reciclagem química. Na AIMPLAS, trabalhamos na identificação de novos microrganismos com capacidade de degradar plásticos e identificamos as enzimas responsáveis, para o seu isolamento e produção.
Nanocelulose bacteriana
A biodegradação é o processo pelo qual microrganismos transformam as cadeias poliméricas em produtos mais simples como CO2 (e CH4 em condições anaeróbias), H2O, sais e biomassa. Este processo pode ser realizado em diferentes ambientes e, por isso, existem diferentes normas para avaliar a biodegradação dos materiais plásticos em diferentes condições ambientais. Um dos inconvenientes dos sistemas para avaliar a biodegradação são os elevados tempos de ensaio. Para ajudar a indústria a desenvolver novos materiais plásticos biodegradáveis, a AIMPLAS desenvolveu uma ferramenta de simulação de biodegradação baseada em dados iniciais de ensaios de biodegradação que requer menos tempo, otimizando o calendário para o desenvolvimento destes materiais plásticos.
Materiais baseados em micélio de fungos
Desenvolvemos materiais sustentáveis a partir de micélio, a estrutura vegetativa dos fungos. Através do cultivo controlado a partir de resíduos orgânicos, obtêm-se biomateriais com propriedades semelhantes ao couro e completamente degradáveis. Estes materiais têm aplicação em setores como o têxtil, o design de interiores ou a embalagem, numa tecnologia que combina a biotecnologia com a economia circular.
Bio-hidrometalurgia
Na AIMPLAS, exploramos a bio-hidrometalurgia como uma tecnologia inovadora e sustentável para a recuperação de metais e matérias-primas críticas a partir de resíduos de aparelhos elétricos e eletrónicos. Esta técnica utiliza microrganismos capazes de extrair metais (como cobre, lítio ou cobalto) através de processos naturais. Esta linha de investigação oferece novas vias mais sustentáveis de aproveitar resíduos e permite a recuperação de materiais com um alto valor acrescentado.
Agricultura
Aplicamos a biotecnologia para promover uma agricultura mais sustentável, desenvolvendo soluções baseadas em microrganismos que melhoram a saúde do solo, estimulam o crescimento das culturas e ajudam no controlo biológico de pragas. Trabalhamos na identificação de microrganismos benéficos para o campo e no seu teste em laboratório, de modo a permitir obter alternativas naturais aos produtos químicos.
Biodegradação
A biodegradação é o processo pelo qual microrganismos transformam as cadeias poliméricas em produtos mais simples como CO2 (e CH4 em condições anaeróbias), H2O, sais e biomassa. Este processo pode ser realizado em diferentes ambientes e, por isso, existem diferentes normas para avaliar a biodegradação dos materiais plásticos em diferentes condições ambientais. Um dos inconvenientes dos sistemas para avaliar a biodegradação são os elevados tempos de ensaio. Para ajudar a indústria a desenvolver novos materiais plásticos biodegradáveis, a AIMPLAS desenvolveu uma ferramenta de simulação de biodegradação baseada em dados iniciais de ensaios de biodegradação que requer menos tempo, otimizando o calendário para o desenvolvimento destes materiais plásticos.
Ensaios in vitro
Os ensaios in vitro referem-se a ensaios que são realizados sem a utilização de um organismo vivo, e normalmente são efetuados empregando tecidos ou células isoladas. Estes ensaios são de grande utilidade em estudos e determinação da toxicidade de certas substâncias, como por exemplo as NIAS. A AIMPLAS desenvolveu uma metodologia para determinar a toxicidade destas substâncias associadas aos materiais plásticos, concretamente determinam-se, através de diferentes técnicas, tanto a citotoxicidade como a genotoxicidade.
Ensaios antimicrobianos
Os ensaios antimicrobianos permitem avaliar e determinar a eficácia de diferentes agentes antimicrobianos em superfícies plásticas. Estes ensaios são fundamentais na investigação e desenvolvimento de produtos que necessitam de ser resistentes à contaminação microbiana, como embalagens de alimentos, dispositivos médicos ou superfícies hospitalares.
A biotecnologia oferece grandes oportunidades dentro da economia circular com o fim de valorizar tanto resíduos plásticos, através de reciclagem enzimática, como resíduos orgânicos para a produção de biomonómeros, bioplásticos e biocombustíveis, através de diferentes processos biológicos como fermentações, dando um valor acrescentado a resíduos com baixo potencial de valorização.
Ao mesmo tempo, a biologia computacional e de modelagem permite ensaiar a biodegradação de materiais plásticos em períodos mais breves. Enquanto os ensaios in vitro permitem garantir a segurança dos materiais plásticos ao longo da sua vida útil. De modo que a biotecnologia compreende uma série de técnicas que repercutem positivamente na indústria plástica, garantindo, por um lado, a segurança dos materiais e promovendo o desenvolvimento de materiais renováveis e sustentáveis.
