O novo estudo do CIIMAR demonstra que péptidos naturais produzidos por cianobactérias são capazes de substituir biocidas tóxicos que dominam o mercado de tintas anti-incrustantes usadas na indústria marítima. O uso destes péptidos como componente ativa traz benefícios diretos para o ambiente, para a economia azul e a biodiversidade marinha.

Um consórcio de investigadores liderado pelo CIIMAR – Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental, em colaboração com a Universidade de Lisboa e a Universidade do Porto, desenvolveu uma nova abordagem anti-incrustante (antifouling) baseada em péptidos naturais de origem em cianobactérias marinhas. A prova de conceito descrita no estudo Engineered coatings containing cyclic peptides from cyanobacteria delay the development of a stable macrofouling community, demonstra a sua capacidade para substituir os revestimentos tóxicos convencionais atualmente dominantes no mercado global.

Joana Almeida, investigadora do grupo de Interfaces Oceânicas Bioinspiradas do CIIMAR, e líder deste estudo explica que “a principal inovação deste trabalho está no uso de péptidos naturais produzidos por cianobactérias, que interferem seletivamente nos processos iniciais de colonização biológica, sem prejuízo para organismos não-alvo nem para a biodiversidade marinha.” O resultado é um produto capaz de “controlar eficazmente a bioincrustação marinha sem recorrer à libertação contínua de biocidas tóxicos, abrindo caminho a uma nova geração de revestimentos anti-incrustantesmbientalmente responsáveis.”

Os desafios da bioincrustação marinha

A bioincrustação marinha, conhecida como biofouling, é um fenómeno natural que ocorre quando superfícies submersas, como cascos de navios, infraestruturas portuárias ou equipamentos de aquacultura, são colonizadas por bactérias, algas e invertebrados. Este processo representa um dos maiores desafios operacionais e económicos para as indústrias marinhas, nomeadamente a indústria naval, aumentando os custos de manutenção dos navios, o consumo de combustível e de emissões.

Na atualidade, a resposta dominante a este problema é o uso de tintas que libertam continuamente biocidas tóxicos (cobre e outros compostos metálicos) impedindo a incrustação. Apesar da sua eficácia, estas soluções têm um elevado custo ambiental provocando poluição marinha, perda de biodiversidade e degradação dos ecossistemas. A sua ação é tão intensa que alguns biocidas, como o tributilestanho (TBT), já foram banidos pela União Europeia que tem exigido, através do Regulamento dos Produtos Biocidas (UE 528/2012), o desenvolvimento de alternativas ambientalmente seguras. Joana Almeida explica que “a transição para soluções anti-incrustantes não tóxicas é inevitável face ao enquadramento regulatório europeu.” O estudo agora publicado na conceituada revista científica Trends in Biotechnology do grupo Cell apresenta uma solução inovadora de base natural que resolve todos os desafios acima: “essa transição é não só possível, como tecnologicamente viável”, acrescenta a investigadora do CIIMAR.

Uma alternativa eficaz e não tóxica

Durante as experiências realizadas os revestimentos funcionalizados com péptidos bioativos produzidos por uma estirpe de cianobactéria integrada na coleção LEGE-CC do CIIMAR, mostraram ser particularmente eficazes a interferir na formação de biofilmes e a inibir a fixação das larvas de mexilhão em laboratório e, portanto, atrasando as fases iniciais de colonização biológica em condições reais de ambiente marinho, um aspeto crucial no controlo da bioincrustação.

Ao interferirem nos processos de adesão e organização sequencial das comunidades incrustantes iniciais, nomeadamente através da modulação de sinais químicos naturais que orientam a adesão de bactérias e outros microorganismos, estes compostos reduzem o alojamento subsequente de macroalgas e invertebrados, sem recorrer a qualquer toxicidade química. Trata-se de uma estratégia baseada na modulação ecológica da bioincrustação inspirada em mecanismos de comunicação química existentes no oceano. Segundo a Joana Almeida este “controlo das fases iniciais da bioincrustação é determinante para evitar o desenvolvimento das espécies mais problemáticas. Os nossos resultados mostram que é possível alcançar esse controlo usando a nosso favor os mecanismos naturais de colonização sequencial sem libertar compostos nocivos para o ambiente”.

Igualmente importante de referir é o facto de o estudo em questão demonstrar que estes péptidos produzidos por cianobactérias marinhas apresentam um desempenho comparável, e em alguns aspetos superior, ao de um biocida comercial amplamente utilizado na indústria (Econea®). “Ao reduzir a libertação de poluentes no oceano, esta tecnologia tem o potencial de gerar benefícios ambientais claros, mas também ganhos económicos diretos para setores como o transporte marítimo, a aquacultura e as infraestruturas costeiras.” reforça a investigadora do CIIMAR. Os impactos positivos estendem-se a setores como a pesca, a aquacultura e o turismo, contribuindo para oceanos mais saudáveis e para uma economia azul mais sustentável.

Do laboratório à indústria

Joana Almeida explica o potencial deste estudo e do seu valor como prova de conceito aproximando a aplicação destes péptidos de uma aplicação industrial: “este estudo vai além da investigação fundamental: demonstrámos a incorporação funcional dos compostos em revestimentos e validámos protótipos em condições marinhas reais, aproximando a tecnologia de uma aplicação industrial.” Este avanço representa uma progressão clara do nível de maturidade tecnológica, aproximando uma solução natural de uma aplicação industrial futura.

A tecnologia encontra-se já numa fase pré-industrial promissora. Os próximos passos passam por demonstrar a eficácia a longo prazo em diferentes ambientes marinhos, bem como otimizar os processos de produção e incorporação dos compostos a uma escala industrial competitiva.

Os resultados deste estudo abrem também novas perspetivas para a investigação e desenvolvimento de tecnologias anti-incrustantes inspiradas na natureza, com benefícios claros para o ambiente, a indústria e a sociedade, alinhadas com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) das Nações Unidas, as exigências europeias e posicionando-se como um passo decisivo rumo a oceanos mais limpos, resilientes e produtivos.