Cogumelos em vez de químicos: como o cogumelo ostra pode limpar resíduos de medicamentos dos campos

O que desaparece pelo ralo está longe de desaparecer do mundo. Muitos fármacos modernos resistem a várias etapas de tratamento nas estações de tratamento de águas residuais (ETAR) e acabam por reaparecer no lodo de depuração, que é depois aplicado como fertilizante em solos agrícolas. Uma equipa 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 há muito permanece por resolver.

Resíduos farmacêuticos escondidos no “bom” fertilizante

O lodo de depuração - conhecido tanto nos EUA como na Europa sobretudo como “biossólidos” - é frequentemente visto como um recurso valioso. É rico em azoto, fósforo e matéria orgânica, podendo melhorar solos empobrecidos. No entanto, traz também uma componente indesejada: restos de medicamentos, em particular substâncias psicoactivas como antidepressivos.

Estes compostos entram no ambiente por dois canais principais: por um lado, através da urina e das fezes de doentes; por outro, devido ao descarte incorrecto de comprimidos, quando são deitados na sanita ou no lava-loiça. As ETAR convencionais conseguem remover agentes patogénicos e uma grande parte dos metais da água, mas muitas substâncias orgânicas complexas passam praticamente incólumes 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 totalmente claro até que ponto estes resíduos acabam, no fim, por chegar ao prato. Há estudos que indicam que as plantas conseguem absorver certos princípios activos presentes em solos tratados com lodo. Se essa absorção se traduz em quantidades relevantes nos alimentos continua por esclarecer. Mesmo assim, especialistas classificam-nos como “substâncias preocupantes”, porque doses muito baixas podem produzir efeitos psicoactivos e porque organismos aquáticos sensíveis reagem a estas exposições.

Porque é que os fungos de podridão branca são tão interessantes

A equipa do departamento de Saúde Ambiental e Engenharia retomou uma ideia conhecida da decomposição da madeira: os chamados fungos de podridão branca. Estes organismos conseguem degradar a lignina, o “esqueleto” rígido que confere resistência à madeira. A lignina é notoriamente difícil de decompor por via biológica; quem consegue “abrir” esta estrutura tende também a lidar melhor com muitas outras moléculas complexas.

O estudo concentrou-se em duas espécies familiares a jardineiros e apreciadores de cogumelos:

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

Ambos libertam enzimas directamente para o meio envolvente. Essas enzimas não actuam apenas sobre um único alvo: atacam diversos compostos que encaixem no seu “perfil” químico. É precisamente esta capacidade de largo espectro que os torna atractivos para tratar lodo de depuração, onde coexistem muitos fármacos diferentes ao mesmo tempo.

Como foi feito o ensaio com lodo de depuração e fungos de podridão branca

Para a investigação, foi utilizado lodo de depuração proveniente de uma unidade municipal. Esse lodo foi intencionalmente enriquecido com nove medicamentos psicoactivos comuns, incluindo antidepressivos amplamente usados como citalopram e trazodona. Em seguida, os fungos foram deixados crescer directamente sobre este material durante um período de até 60 dias.

Em paralelo, realizaram-se ensaios de comparação em meios nutritivos líquidos sem lodo, permitindo avaliar se o desempenho de degradação mudava entre as condições “limpas” do laboratório e a realidade mais complexa do lodo.

A evolução das concentrações dos medicamentos ao longo do tempo - bem como os compostos resultantes da sua transformação - foi acompanhada através de espectrometria de massa de alta resolução.

Resultados após 60 dias: taxas de degradação muito elevadas

As duas espécies mostraram uma capacidade de remoção notável. Em síntese, os principais resultados foram:

• Ambos os fungos reduziram de forma clara oito dos nove compostos testados.
• Dependendo da substância, as taxas de degradação situaram-se, na maioria dos casos, entre cerca de 50 % e uma remoção quase total ao fim de 60 dias.
• O cogumelo-ostra destacou-se em vários casos, atingindo taxas de degradação superiores a 90 % para alguns antidepressivos.

"Os fungos não se limitam a “estacionar” os medicamentos; eles desagregam-nos quimicamente em fragmentos mais pequenos, geralmente menos problemáticos."

A partir dos fragmentos moleculares detectados, a equipa identificou mais de 40 produtos de degradação diferentes. Entre as reacções observadas, destacaram-se a fragmentação de moléculas grandes em unidades menores e a introdução de grupos contendo oxigénio - processos que se alinham bem com o repertório enzimático conhecido dos fungos de podridão branca.

O risco diminui mesmo - ou apenas muda de forma?

Uma questão central na química ambiental é saber se a transformação de um poluente origina compostos realmente menos perigosos, ou se apenas gera um novo conjunto de substâncias pouco estudadas e potencialmente preocupantes.

Para abordar esta dúvida, a equipa recorreu a uma ferramenta de avaliação de perigos da agência ambiental dos EUA, a EPA. Com esse instrumento, foi possível estimar a toxicidade, a persistência e o potencial de bioacumulação dos produtos de degradação formados.

A avaliação preliminar foi encorajadora: para a maioria dos fragmentos identificados, o modelo indicou um potencial de risco inferior ao dos medicamentos originais. Assim, o tratamento com fungos tenderá a reduzir o risco global, em vez de apenas deslocar o problema para outra forma química.

Do recipiente de laboratório à ETAR: quão viável é aplicar isto?

Um ponto importante revelado pelo estudo é que os medicamentos não se comportam da mesma forma no lodo real e em soluções laboratoriais transparentes. Em algumas amostras com biossólidos, certos compostos foram degradados de modo mais intenso do que em cultura líquida. Diferenças deste tipo reforçam a necessidade de testar tecnologias em condições próximas da prática.

Ao mesmo tempo, existe uma via operacional plausível: os fungos de podridão branca desenvolvem-se naturalmente em substratos sólidos - troncos, estilha, palha. Isso torna relativamente simples usar o lodo como “canteiro” de crescimento antes da sua aplicação agrícola.

Cenários possíveis para entidades gestoras e operadores de tratamento incluem:

• uma fase adicional de maturação/compostagem, inoculando o lodo com micélio
• reactores fixos com substratos lenhosos que suportem colónias fúngicas e recebam alimentação com lodo
• integração do tratamento por fungos com unidades já existentes de secagem ou compostagem

Em comparação com processos térmicos ou estritamente químicos, o consumo energético seria baixo. Para funcionar, o sistema exigiria sobretudo tempo, temperaturas adequadas e algum oxigénio.

“Mycoaugmentation”: oportunidades, limites e riscos

Este tipo de estratégia é frequentemente descrito como “Mycoaugmentation”: a utilização deliberada de fungos para descontaminar materiais. O atractivo está na simplicidade e no aproveitamento de processos naturais. Ainda assim, antes de escalar a abordagem, há questões relevantes a resolver.

Entre elas:

• Até que ponto as culturas fúngicas mantêm um desempenho estável com variações sazonais e mudanças na composição do lodo?
• Que resíduos ficam retidos na própria biomassa fúngica e como deverá essa biomassa ser valorizada ou eliminada?
• Como interagem outros microrganismos do lodo com os fungos - facilitam ou dificultam a degradação?
• Em condições reais (e não apenas em laboratório), quanto diminuem efectivamente os riscos para organismos aquáticos e para as pessoas?

A gestão da biomassa é particularmente sensível: o cogumelo-ostra é, em contexto normal, um fungo comestível. Porém, depois de crescer em lodo de depuração para fins de descontaminação, deixa de ser adequado para consumo e poderá ser encaminhado, por exemplo, para valorização energética ou para utilização como melhorador de solo apenas sob condições controladas.

O que consumidores e municípios já podem fazer

Apesar de abrir uma perspectiva promissora para operadores de ETAR, o estudo não elimina a responsabilidade colectiva e individual. Quanto menos medicamentos entrarem no esgoto, mais simples será tratar o que inevitavelmente resta.

Medidas práticas incluem:

• nunca eliminar medicamentos pela sanita ou pelo lava-loiça; devem ser entregues em farmácias ou em pontos de recolha municipais
• em terapêuticas crónicas, rever regularmente com médicas e médicos se as doses continuam adequadas - cada comprimido desnecessário torna-se um resíduo a gerir
• os municípios podem reforçar campanhas de informação e ampliar a recolha
• apoiar investigação e projectos-piloto focados em processos biológicos de tratamento

Em paralelo, químicos ambientais trabalham em fármacos mais facilmente degradáveis: compostos que actuem no organismo e, depois, se decomponham mais depressa. Sistemas fúngicos como os demonstrados no estudo da Johns Hopkins podem tornar-se uma peça importante para remover os resíduos remanescentes do ciclo de materiais.

Porque é que os fungos estão a ganhar espaço na engenharia ambiental

A aplicação de fungos de podridão branca não se limita ao lodo de depuração. Abordagens semelhantes estão 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 até ser utilizadas isoladamente, sem necessidade de cultivar o fungo completo.

Isto cria oportunidades relevantes em regiões com orçamentos limitados: instalações baseadas em fungos podem funcionar com materiais simples e sem depender de química de alta complexidade. Em países industrializados com padrões ambientais exigentes, estas soluções podem acrescentar uma camada extra de segurança - um “acabamento fino” biológico depois de a tecnologia convencional remover a maior parte da carga poluente.

O trabalho do grupo da Johns Hopkins sugere que um tema aparentemente discreto pode tornar-se um elemento estratégico de política ambiental moderna: culturas fúngicas como barreira entre a ETAR e os campos agrícolas, reduzindo de forma significativa o fluxo de resíduos farmacêuticos antes de estes entrarem na cadeia alimentar.