Uma bactéria conhecida pode transformar o dióxido de carbono do ar em um bioplástico útil, resolvendo dois problemas globais de uma vez.
Com informações de Science Alert.
Bactérias mastigadoras de plástico, capazes de decompor o lixo plástico em questão de horas, têm atraído muita atenção ultimamente como uma solução microscópica para o crescente problema mundial do plástico.
Embora limpar a bagunça que já fizemos seja uma grande prioridade, buscar novas maneiras de fabricar plásticos de outras fontes além do petróleo bruto e seus derivados também é vital para reduzir nossa dependência de combustíveis fósseis.
Os polímeros plásticos são longas cadeias de subunidades repetidas unidas, e a espinha dorsal dessas cadeias é, na maioria das vezes, átomos de carbono.
Muitos engenheiros químicos perceberam a brilhante ideia de que os níveis crescentes de dióxido de carbono na atmosfera da Terra poderiam ser um recurso inexplorado para a fabricação de plásticos ou outros produtos à base de carbono, como combustível de aviação ou concreto – se pudéssemos capturar CO 2 de o ar e fazer algo com isso.
Uma maneira de converter o gás CO 2 em outros compostos úteis contendo carbono é com uma injeção de eletricidade em uma reação chamada eletrólise. Mas esse método, embora promissor, produz principalmente compostos iniciais de cadeia curta de apenas um a três átomos de carbono. Fazer produtos químicos com cadeias de carbono mais longas a partir do CO 2 é uma tarefa mais difícil e ineficiente.
Nesse novo esforço, uma equipe de engenheiros químicos do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) desenvolveu um sistema de duas partes para transformar CO 2 em um tipo comum de bioplástico com a ajuda de uma espécie bacteriana chamada Cupriavidus necator.
A primeira etapa do sistema é um eletrolisador que converte o CO 2 gasoso em formiato. Então, isso é alimentado em um tanque de fermentação, onde as bactérias começam a trabalhar.
C. necator é bem conhecido por sua capacidade de sintetizar compostos de carbono, como poli-3-hidroxibutirato ou PHB, um tipo de poliéster biodegradável e compostável, a partir de outras fontes de carbono.
Nesse caso, o C. necator engole a matéria-prima de formato da reação de eletrólise e armazena grânulos de PHB – que podem então ser extraídos das células colhidas.
A mesma solução circula entre a reação de eletrólise e o tanque de fermentação, com uma membrana separando as duas câmaras para que as bactérias fiquem isoladas dos subprodutos da reação de eletrólise.
Se o sistema for alimentado por energia renovável, pode ser uma forma livre de combustível fóssil de gerar bioplásticos que simultaneamente faz uso de CO 2 – que precisa ser removido rapidamente do ar para limitar o aquecimento global.
Hyunjoo Lee e Sang Yup Lee, dois engenheiros biomoleculares da KAIST que lideraram o estudo, estão otimistas de que sua abordagem é escalável e pode ajudar a transformar a forma como os plásticos são feitos.
“Os resultados desta pesquisa são tecnologias que podem ser aplicadas à produção de várias substâncias químicas, bem como de bioplásticos, e espera-se que sejam usadas como peças-chave necessárias para alcançar a neutralidade de carbono no futuro”, afirmam.
Embora isso continue a ser visto, parece uma opção que vale a pena perseguir.
Experimentos de laboratório mostraram que as células de C. necator no sistema híbrido podiam sintetizar tanto PHB que, após 120 horas ou 5 dias de operação, o produto de poliéster representava até 83% do peso seco das células da bactéria.
Com base nesses resultados, os pesquisadores afirmam que sua configuração é 20 vezes mais produtiva do que sistemas semelhantes testados anteriormente.
A equipe também relata que seu sistema pode operar sem interrupção, desde que as células bacterianas sejam reabastecidas a cada dia e o produto plástico seja removido para manter as reações em andamento.
Essa produção contínua seria a chave para fazer o sistema funcionar em escala industrial. Até agora, os pesquisadores o testaram por apenas 18 dias e produziram 1,45 gramas de poliéster.
Mas os pesquisadores dizem que seu sistema integrado é uma melhoria em relação aos reatores de batelada anteriores ou outras configurações que podem operar apenas uma fase da reação por vez e requerem etapas adicionais de separação e purificação.
Enquanto isso, outros engenheiros bioquímicos estão tentando aumentar a capacidade natural do C. necator de produzir PHB a partir do CO 2 com alguns ajustes genéticos porque dizem que a quantidade de polímero produzida pelo C. necator ainda é muito baixa para comercialização – pelo menos por enquanto .
O estudo foi publicado na PNAS.
