Biodegradation of microplastics: optimization and scale up

Abstract

Marine litter, specifically small plastic particles, is one of the major threats to the marine ecosystem. The presence of these microplastics has been increasing over the last few years due to their indiscriminate use and lack of polices for their management. Thereby, it is necessary to encounter new ways to mitigate their impacts or even reduce their presence. Biodegradations is a promising solution to this problem. In this work, with the objective of developing a bioremediation process the potential of Zalerion maritimum, to biodegrade polyethylene microplastics, is exploited. Through optimization of the biodegradation medium, by Central composite design and by Uniform design, was possible to obtain higher percentages of microplastics removal and verify that malt extract was the most relevant compost medium to the process. By scale up it was possible to verify that in a less controlled medium the biodegradation of microplastics still occur. In addition, the response of the fungi Zalerion maritimum and Nia vibrissa to exposure to poly(ethylene2,5-furandicarboxylate) has also been studied and it was possible to conclude that these fungi seems to have the capacity of biodegrade this micro(bio)plastic.

O lixo marinho, em especial, os plásticos de pequenas dimensões, é uma das maiores ameaças ao ecossistema marinho. A presença destes microplásticos tem vindo a aumentar nos últimos tempos, devido ao uso indiscriminado de plástico pela população humana e à falta de políticas para a sua gestão. Assim, é necessário encontrar maneiras de mitigar os seus impactos ou mesmo reduzir a sua presença. A biodegradação surge como uma solução promissora para este problema. Neste trabalho, com o objetivo de desenvolver um processo de biorremediação, o potencial de biodegradação, de microplásticos de polietileno, do fungo Zalerion maritimum é explorado. Através da otimização do meio de cultura, por “Central composite design” e por “Uniform design”, foi possível obter maiores taxas de remoção de microplásticos e verificar que o extrato de malte é o constituinte do meio mais relevante neste processo. Pelo aumento da escala foi possível verificar que mesmo num ambiente menos controlado o fungo biodegrada microplásticos. Além disso, foi também testada a resposta do fungo Zalerion maritimum e do fungo Nia vibrissa, quando expostos ao poli(2,5- furanodicarboxilato de etileno) e foi possível verificar que ambos os fungos parecem ter a capacidade de biodegradar este micro(bio)plástico.