Tenebrio molitor como biorreator para degradação de polímeros sintéticos

Inês Oliveira, Patrícia Silva, Sophie Lenehan

Polímeros sintéticos, como o poliestireno (PS), conhecido como esferovite, constituem um grave problema de poluição ambiental. Estudos recentes provam que larvas do inseto Tenebrio molitor (tenébrio) são capazes de biodegradar PS através de bactérias existentes no seu sistema digestivo. Este estudo teve como objetivo encontrar as condições ótimas para a degradação de PS por essas larvas. Investigámos três populações de Tenebrio molitor (de diferentes locais) e verificámos que possuem diferente eficiência na biotransformação de PS. Tentámos enriquecer a microbiota intestinal das larvas com biofilmes existentes em PS em decomposição na natureza, mas esse procedimento não teve impacto na eficiência da biodegradação de PS. Colocámos a hipótese de as dimensões de PS influenciarem a taxa de degradação pelas larvas, porém os resultados obtidos não foram significativamente diferentes. Continuamos a investigar os fatores que podem afetar a eficiência do tenébrio como biorreator para o PS.

Objetivo
Encontrar as condições ótimas para a degradação do poliestireno pelas larvas de tenébrio, de modo a ser
possível utilizar estes biorreatores a nível industrial.

Experiência 1
Questão – Larvas de Tenebrio molitor provenientes de populações diferentes possuem diferente eficiência na
biotransformação de polímeros?


Metodologia
Foram utilizadas larvas de populações provenientes de locais distintos: Odemira, Cavaleiro e Campo
Redondo. A cada estirpe corresponderam 2 lotes (controlo e experimental, cada um com 4 réplicas),
aproximadamente com a mesma biomassa em cada lote e alimentados com a mesma quantidade de farelo. Os lotes
controlo foram alimentados apenas com farelo e ao lote experimental foi adicionado PS. Os parâmetros medidos
foram a variação da biomassa, a massa de esferovite e de farelo consumidas.

Resultados e conclusões
Concluiu-se que as larvas não consomem menos farelo quando têm PS como alimento
alternativo. Os testes estatísticos aplicados mostraram que a estirpe “Odemira” é mais eficiente que as outras duas
consumir e biotransformar PS. As estirpes “Campo Redondo” e “Cavaleiro” têm uma eficiência menor e semelhante.

Experiência 2
Questão – Uma vez que a biodegradação dos polímeros pelas larvas de T. molitor depende da microbiota intestinal,
se as larvas forem alimentadas com PS em decomposição na natureza, serão mais eficientes no processo de
bioconversão?


Metodologia
Alimentou-se um lote experimental de larvas de tenébrios com farelo e PS em degradação, para enriquecer a sua microbiota com bactérias dos biofilmes que se espera que ocorram nesses materiais colhidos na natureza. O lote controlo é alimentado com o mesmo polímero, mas novo, sem sinais de degradação. Numa segunda fase, os 2 lotes foram separados em 5 réplicas cada, alimentadas com PS novo, juntamente com farelo. Os parâmetros edidos foram a variação da biomassa e a massa de esferovite consumida.

Resultados e conclusões
As larvas enriquecidas com bactérias apresentaram um consumo de PS semelhante ao dos
lotes controlo. Os testes estatísticos aplicados mostraram que as diferenças entre os lotes foram significativas quan
à variação da biomassa, ou seja, as larvas que comeram PS em degradação aumentaram mais de peso, o que pode
estar relacionado com um mais eficaz metabolismo do polímero e utilização dos monómeros resultantes da digestão
para produção de energia ou síntese de biomoléculas, graças a um perfil enzimático mais rico.

Experiência 3
Questão – As dimensões e o tipo de PS influenciam a taxa de degradação pelas larvas de Tenebrio molitor?
Metodologia -Fizeram-se lotes de larvas de tenébrios alimentadas com fragmentos de PS de diferentes dimensões e
farelo. O lote controlo foi alimentado só com farelo. Os parâmetros medidos foram a variação da biomassa, a massa
de esferovite e de farelo consumidas.


Resultados e conclusões
Os testes estatísticos aplicados mostraram que as diferenças entre os lotes não foram significativas, nem na variação do peso de PS ingerido nem na de farelo e variação da biomassa. Apesar disso, a variação de peso de PS consumido pelas larvas foi maior nos grupos que ingeriram PS grande do que nos que o consumiram em pedaços menores. Assim, as larvas não consomem mais PS por este se encontrar em pedaços maiores.

Conclusões
Com base nos resultados, para otimizar as condições de biodegradação de PS pelas larvas de T. molitor, deve ser escolhida uma população eficiente em termos de quantidade consumida por unidade de tempo, como a estirpe “Odemira”. O facto de as larvas serem alimentadas com PS em degradação na natureza não aumenta a quantidade de polímero consumida. Também o tamanho dos resíduos de PS não mostrou ter relevância para a eficiência de biodegradação. As condições ambientais também influenciam a taxa de degradação de PS pelas larvas. As investigações realizadas sugeriram-nos outras questões, atualmente em estudo pelo grupo:

– O que faz com que populações diferentes de T. molitor tenham diferentes eficiências na ingestão e biodegradação de PS? Serão diferenças anatómicas que permitem uma melhor ingestão e mastigação? Será um perfil bacteriano mais rico na microbiota intestinal?

– Porque é que as larvas enriquecidas com biofilmes crescem significativamente mais, consumindo a mesma quantidade de alimentos? Terão um perfil enzimático mais rico, capaz de degradar melhor os nutrientes e metabolizar toxinas?

– Será possível comparar a diversidade e quantidade de bactérias nos excrementos de larvas (enriquecidas com bactérias de biofilme e controlo) com as condições existentes nos nossos laboratórios?

Descobre mais detalhes sobre o estudo aqui. Os resultados do projeto foram apresentados na Mostra nacional de Ciência com estes dois cartazes: cartaz parte 01, cartaz parte 02.