Are bio-sourced nanoplastics inert for aquatic species? A toxicity study on three micro-algae species and a freshwater bivalve

A poluição por plástico é uma visão familiar em nossos oceanos e rios, mas a história do que acontece com esses materiais é mais complexa do que simplesmente se fragmentar em pedaços menores. Por décadas, cientistas estudaram como os plásticos tradicionais, feitos de combustíveis fósseis, se fragmentam em partículas microscópicas e até nanoscópicas que flutuam na água e entram em organismos vivos. Recentemente, uma nova classe de materiais surgiu como uma solução potencial: plásticos de origem biológica, frequentemente chamados de bioplásticos. Estes são feitos de recursos renováveis, como plantas, óleos vegetais ou derivados de madeira, em vez de petróleo. A esperança é que, por virem da natureza, sejam mais seguros para o meio ambiente e talvez se decomponham mais facilmente. No entanto, o fato de um material ser derivado de uma fonte natural não significa automaticamente que ele seja inofensivo uma vez que entre na água. Quando esses bioplásticos se degradam, eles também podem se tornar partículas minúsculas, potencialmente invisíveis a olho nu, mas grandes o suficiente para serem engolidas pela vida microscópica e filtradas por moluscos. A questão crítica permanece: se essas partículas de origem biológica acabarem em nossas vias fluviais, elas se comportarão como suas primas de combustíveis fósseis ou são verdadeiramente inertes e seguras?

Uma equipe de pesquisadores partiu para responder a essa questão testando uma biblioteca de cinco tipos diferentes de nanoplásticos de origem biológica em organismos aquáticos vivos. Eles escolheram observar dois tipos de vida muito diferentes que formam a base da cadeia alimentar: algas unicelulares minúsculas e mariscos de água doce. As algas, que atuam como os produtores primários nos ecossistemas aquáticos, foram expostas às partículas para ver se seu crescimento era prejudicado. Os mariscos, que são filtradores que bombeiam constantemente água através de seus corpos para capturar alimento, foram testados para ver se as partículas interferiam em sua capacidade de comer e como suas células internas reagiam. Os pesquisadores utilizaram cinco tipos específicos de polímeros de origem biológica: alguns já estão no mercado, como o ácido polilático (PLA) e a poliamida 11 (PA11), enquanto outros ainda estão em desenvolvimento, incluindo um polímero feito de componentes de óleos essenciais e um novo tipo de poliuretano. Eles criaram essas partículas em laboratório para terem aproximadamente o mesmo tamanho, garantindo que quaisquer diferenças de efeito fossem devidas ao material em si, e não ao tamanho da partícula.

Os resultados do estudo revelaram que essas partículas de origem biológica estão longe de serem inertes. Quando as algas foram expostas aos diferentes tipos de nanoplásticos de origem biológica, seu crescimento foi inibido em quase todos os casos. A espécie de alga de água doce foi a mais sensível, mostrando uma clara desaceleração no crescimento mesmo em concentrações muito baixas. Entre os cinco materiais testados, o ácido polilático e a poliamida 11 foram os mais prejudiciais às algas, enquanto um polímero derivado de óleos essenciais foi o menos nocivo, embora ainda tenha causado alguns efeitos de curto prazo. Curiosamente, os pesquisadores descobriram que os efeitos mais tóxicos ocorriam frequentemente em concentrações menores, em vez de maiores. Isso sugere que, em concentrações muito altas, as partículas podem se agrupar e tornar-se menos disponíveis para os organismos, ao passo que, em níveis ambientais mais baixos e realistas, elas permanecem dispersas e mais propensas a interagir com as células.

O impacto nos mariscos de água doce foi igualmente significativo. Após uma semana de exposição, os mariscos expostos a qualquer um dos cinco nanoplásticos de origem biológica mostraram uma diminuição acentuada em sua taxa de filtração, o que significa que eram menos eficientes em bombear água e coletar alimento. Esse efeito foi observado mesmo em concentrações tão baixas quanto um micrograma por litro, um nível muito pequeno, mas potencialmente relevante para o meio ambiente. Os mariscos não apenas rejeitaram as partículas; em vez disso, seus corpos entraram em um estado de alerta máximo. Quando os pesquisadores examinaram os genes dentro dos tecidos dos mariscos, descobriram que a exposição desencadeou uma resposta biológica massiva. Os mariscos ativaram genes relacionados à absorção de partículas estranhas, à desintoxicação de seus sistemas e ao combate ao estresse oxidativo, que é uma forma de dano celular. Eles também mostraram sinais de ativação do sistema imunológico e até mesmo o início da morte celular programada, um processo onde o corpo sacrifica células danificadas para proteger o organismo como um todo.

O estudo destacou que diferentes materiais causaram diferentes tipos de estresse. Por exemplo, o polímero derivado de óleos essenciais e o novo poliuretano causaram as reações mais fortes nos órgãos internos dos mariscos nas concentrações mais baixas, enquanto o ácido polilático e a poliamida 11 foram particularmente severos com as algas. Essa variação sugere que a estrutura química do plástico de origem biológica desempenha um papel importante em quão tóxico ele é, tal como ocorre com os plásticos tradicionais. Os pesquisadores observaram que esses efeitos ocorreram rapidamente, dentro de uma única semana, e em concentrações muito menores do que as utilizadas em muitos estudos anteriores. Isso indica que o perigo potencial desses materiais pode ter sido subestimado se os pesquisadores considerassem apenas altas concentrações ou períodos de tempo curtos.

Em última análise, as descobertas desafiam a suposição de que os plásticos de origem biológica são uma alternativa inofensiva aos plásticos tradicionais. Embora esses materiais sejam feitos de recursos renováveis, o estudo demonstra que, uma vez que se quebrem em partículas minúsculas na água, eles ainda podem interromper o crescimento das algas e a saúde dos animais filtradores. Os corpos dos mariscos reagiram como se estivessem sob ataque, ativando mecanismos de defesa complexos que poderiam drenar sua energia e afetar sua sobrevivência a longo prazo. Os pesquisadores concluíram que, embora esses plásticos de origem biológica possam se degradar mais rápido do que os plásticos de combustíveis fósseis, seu impacto inicial na vida aquática é real e significativo. À medida que a produção desses materiais cresce, compreender seus riscos específicos é essencial. O estudo sugere que simplesmente mudar para materiais de base biológica não é uma solução definitiva; em vez disso, esses novos materiais devem ser projetados e avaliados com o mesmo cuidado e escrutínio de qualquer outra substância que entra em nosso ambiente, garantindo que a solução para um problema não crie outro.