Fungos de podridão branca da Johns Hopkins University degradam medicamentos no lodo de depuração

O que desaparece pelo ralo não deixa de existir. Muitos medicamentos modernos resistem a várias etapas de tratamento nas estações de águas residuais e reaparecem mais tarde no lodo de depuração, que acaba por ser aplicado como fertilizante em terrenos agrícolas. Um grupo de investigação da Johns Hopkins University mostra agora que certos fungos decompositores de madeira conseguem degradar estes compostos com uma eficácia surpreendente - ajudando a mitigar um problema ambiental que continua sem solução robusta.

Resíduos farmacêuticos escondidos no “bom” fertilizante

O lodo de depuração - nos EUA e também na Europa frequentemente designado por “biossólidos” - é muitas vezes visto como um recurso valioso. É rico em azoto, fósforo e matéria orgânica e pode recuperar solos empobrecidos. No entanto, traz uma componente indesejada: vestígios de fármacos, sobretudo substâncias psicoactivas como antidepressivos.

Estes compostos chegam ao ambiente por duas vias principais: através da urina e das fezes de doentes, mas também por eliminação incorrecta de comprimidos, que acabam na sanita ou no lava-loiça. As ETAR convencionais removem agentes patogénicos e grande parte dos metais da água, mas muitas substâncias orgânicas complexas passam, em larga medida, pelo sistema.

“Os medicamentos psicoactivos são concebidos para se manterem estáveis no corpo humano - e é precisamente isso que os torna tão persistentes no ambiente.”

Ainda não é claro até que ponto estes resíduos acabam efectivamente no prato. A literatura indica que as plantas conseguem absorver determinados fármacos a partir de solos onde foi aplicado lodo de depuração. Se essa transferência ocorre em quantidades relevantes para os alimentos, continua por esclarecer de forma definitiva. Mesmo assim, especialistas classificam-nos como “substâncias de preocupação”, porque doses muito baixas podem ter efeitos psicoactivos e porque organismos aquáticos sensíveis podem reagir.

Porque é que os fungos de podridão branca são tão promissores

A equipa do departamento de Saúde Ambiental e Engenharia partiu de um conceito bem conhecido da decomposição de madeira: os chamados fungos de podridão branca. Estes organismos conseguem degradar a lenhina - a estrutura rígida que dá resistência à madeira. A lenhina é considerada extremamente difícil de biodegradar; por isso, quem a consegue “desmontar” tende também a lidar melhor com muitas outras moléculas complexas.

O trabalho centrou-se em duas espécies familiares para jardineiros amadores e entusiastas de cogumelos:

• Pleurotus ostreatus - mais conhecido como cogumelo-ostra
• Trametes versicolor - frequentemente chamada “Turkey Tail” a nível internacional

Ambas libertam enzimas directamente no meio onde crescem. Essas enzimas não actuam apenas sobre um alvo específico; pelo contrário, atacam vários compostos que encaixam no seu “perfil químico”. É precisamente esta capacidade de largo espectro que as torna interessantes para tratar lodo de depuração, onde coexistem muitos fármacos diferentes.

Como foi feito o ensaio com fungos no lodo de depuração

Para o estudo, a equipa utilizou lodo de depuração proveniente de uma instalação municipal. Esse material foi deliberadamente enriquecido com nove medicamentos psicoactivos comuns, incluindo antidepressivos amplamente prescritos como o Citalopram e o Trazodon. Em seguida, os fungos foram cultivados directamente nesse substrato durante até 60 dias.

Em paralelo, foram realizados ensaios de comparação em meios nutritivos líquidos sem lodo, para avaliar se o desempenho de degradação em condições “sujas” e realistas divergia do observado em condições laboratoriais mais limpas.

Com espectrometria de massa de alta resolução, os investigadores monitorizaram ao longo do tempo a variação das concentrações dos fármacos e identificaram os produtos formados durante a degradação.

Taxas de degradação impressionantes ao fim de dois meses

No conjunto, as duas espécies mostraram uma eficácia notável. Principais resultados:

• Ambos os fungos reduziram de forma clara oito dos nove compostos testados.
• Dependendo da substância, as percentagens de remoção ficaram, na maioria dos casos, entre cerca de 50 % e quase eliminação total após 60 dias.
• O Pleurotus ostreatus destacou-se em vários casos e, para alguns antidepressivos, ultrapassou 90 % de degradação.

“Os fungos não se limitam a ‘estacionar’ os medicamentos; desagregam-nos quimicamente em fragmentos mais pequenos, na maioria das vezes menos problemáticos.”

A partir dos fragmentos moleculares detectados, a equipa identificou mais de 40 produtos de degradação diferentes. As reacções mais típicas incluíram a clivagem de moléculas grandes em unidades menores e a introdução de grupos contendo oxigénio. Ambos os padrões são coerentes com o repertório enzimático conhecido dos fungos de podridão branca.

O risco diminui mesmo - ou apenas muda de forma?

Uma questão central da química ambiental é saber se a degradação de um poluente origina algo efectivamente menos nocivo - ou apenas um novo conjunto de substâncias, ainda pouco conhecido, com perigos semelhantes.

Para responder a esta preocupação, a equipa recorreu a uma ferramenta de avaliação de perigos da agência ambiental dos EUA, a EPA. Com esse recurso foi possível estimar toxicidade, persistência e potencial de bioacumulação dos produtos de degradação.

O balanço inicial foi encorajador: para a maioria dos fragmentos identificados, o modelo apontou um potencial de perigo inferior ao dos medicamentos originais. Assim, o tratamento com fungos deverá reduzir o risco global, em vez de apenas deslocar o problema.

Do laboratório para a ETAR: até que ponto é viável?

O estudo também evidencia um pormenor relevante: em lodo de depuração real, os medicamentos não se comportam da mesma forma que em soluções laboratoriais transparentes. Em algumas amostras com biossólidos, certos compostos foram degradados de forma ainda mais acentuada do que em cultura líquida. Estas diferenças reforçam a necessidade de testar soluções em condições próximas da prática.

Ao mesmo tempo, o caminho de aplicação parece plausível: os fungos de podridão branca crescem naturalmente sobre substratos sólidos - troncos, aparas de madeira, palha. Por isso, é relativamente simples usar o lodo como “cama de cultivo” antes de ser aplicado em campos agrícolas.

Cenários possíveis para operadores de ETAR e entidades gestoras incluem:

• uma fase adicional de estabilização/compostagem em que o lodo é inoculado com micélio
• reactores fixos com substratos de madeira que suportam colónias fúngicas e são alimentados com lodo
• integração do tratamento com fungos em linhas já existentes de secagem ou compostagem

Em comparação com métodos térmicos ou estritamente químicos, a exigência energética tenderia a ser baixa. Os fungos precisam sobretudo de tempo, temperaturas adequadas e algum oxigénio.

Oportunidades, limites e riscos da “Mycoaugmentation”

Este tipo de estratégia é frequentemente descrito como “Mycoaugmentation”: a utilização dirigida de fungos para descontaminar materiais. A atracção está na simplicidade do conceito e no aproveitamento de processos naturais. Ainda assim, antes de uma adopção em larga escala, há questões a resolver.

Entre elas:

• Até que ponto as culturas fúngicas mantêm desempenho estável quando a qualidade do lodo varia e ao longo das estações do ano?
• Que resíduos ficam retidos na própria biomassa fúngica e como será essa biomassa tratada, eliminada ou valorizada no fim?
• Como reagem outros microrganismos presentes no lodo à introdução dos fungos - colaboram no processo ou dificultam a degradação?
• Em utilização real, e não apenas em laboratório, quanto é que o risco para organismos aquáticos e para pessoas diminui?

A utilização da biomassa gerada é particularmente sensível: o Pleurotus ostreatus é, em condições normais, um cogumelo comestível. Porém, quando é usado para tratar lodo de depuração, deixa de ser adequado para consumo e poderá fazer mais sentido como combustível ou como condicionador de solo apenas em condições controladas.

O que consumidores e municípios já podem fazer

Apesar de apontar uma via promissora para operadores de ETAR, o estudo não substitui a responsabilidade colectiva e individual. Quanto menos medicamentos entrarem no esgoto, mais simples será tratar o que inevitavelmente sobra.

Medidas práticas incluem:

• nunca eliminar medicamentos pela sanita ou pelo lava-loiça; entregar em farmácias ou pontos de recolha municipais
• em terapêuticas crónicas, rever regularmente com médicas e médicos se as doses ainda são adequadas - cada comprimido desnecessário acaba por se tornar resíduo
• os municípios podem reforçar campanhas de informação e ampliar as opções de recolha
• apoiar de forma dirigida investigação e projectos-piloto de tratamentos biológicos

Em paralelo, químicos ambientais procuram princípios activos que mantenham eficácia no corpo, mas que se decomponham mais depressa depois. Sistemas com fungos como os testados na Johns-Hopkins podem ser uma peça importante para retirar do ciclo de materiais os resíduos que persistirem.

Porque é que os fungos ganham importância na engenharia ambiental

A aplicação de fungos de podridão branca vai muito além do lodo de depuração. Existem abordagens semelhantes a ser avaliadas para pesticidas, corantes da indústria têxtil e resíduos de óleos usados. As enzimas destes organismos são notavelmente robustas e, em alguns casos, podem ser utilizadas de forma isolada, sem necessidade de cultivar o fungo inteiro.

Em regiões com recursos limitados, isto pode ser especialmente atractivo: infra-estruturas baseadas em fungos podem funcionar com materiais simples e sem química de alta complexidade. Em países industrializados com padrões ambientais exigentes, podem actuar como uma etapa adicional de segurança - um “acabamento” biológico após a tecnologia convencional remover a maior parte da carga poluente.

O trabalho da equipa da Johns Hopkins sugere que um tema de investigação aparentemente discreto pode transformar-se num componente estratégico de políticas ambientais modernas: culturas de fungos como barreira entre a ETAR e os campos agrícolas, reduzindo de forma significativa o fluxo de resíduos farmacêuticos antes de chegarem à cadeia alimentar.