Bactérias e CO2: aproveitando o poder das bactérias comedoras de carbono

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  Previsão Quantumrun
• 1 de dezembro de 2022

Resumo do insight

A capacidade de absorção de carbono das algas pode ser uma das ferramentas mais valiosas na mitigação das alterações climáticas. Os cientistas há muito estudam este processo natural para reduzir as emissões de gases com efeito de estufa e criar biocombustíveis ecológicos. As implicações a longo prazo deste desenvolvimento poderão incluir o aumento da investigação sobre tecnologias de captura de carbono e a utilização de inteligência artificial para manipular o crescimento de bactérias.

Contexto de bactérias e CO2

Existem vários métodos para remover o dióxido de carbono (CO2) do ar; no entanto, separar o fluxo de carbono de outros gases e poluentes é dispendioso. A solução mais sustentável é cultivar bactérias, como algas, que produzem energia através da fotossíntese, consumindo CO2, água e luz solar. Os cientistas têm experimentado formas de transformar essa energia em biocombustíveis. 

Em 2007, a CO2 Solutions da cidade de Quebec, no Canadá, criou um tipo de bactéria E. coli geneticamente modificada que produz enzimas para consumir carbono e transformá-lo em bicarbonato, que é inofensivo. O catalisador faz parte de um sistema de biorreator que pode ser ampliado para capturar emissões de usinas que utilizam combustíveis fósseis.

Desde então, a tecnologia e a pesquisa avançaram. Em 2019, a empresa norte-americana Hypergiant Industries criou o Biorreator Eos. O gadget tem 3 x 3 x 7 pés (90 x 90 x 210 cm) de tamanho. Destina-se a ser colocado em ambientes urbanos onde captura e sequestra carbono do ar enquanto produz biocombustíveis limpos que podem potencialmente reduzir a pegada de carbono de um edifício. 

O reator utiliza microalgas, uma espécie conhecida como Chlorella Vulgaris, e diz-se que absorve muito mais CO2 do que qualquer outra planta. As algas crescem dentro de um sistema de tubos e reservatório dentro do aparelho, cheio de ar e exposto à luz artificial, dando à planta o que ela precisa para crescer e produzir biocombustíveis para coleta. De acordo com a Hypergiant Industries, o Biorreator Eos é 400 vezes mais eficaz na captura de carbono do que as árvores. Esse recurso se deve ao software de aprendizado de máquina que supervisiona o processo de cultivo de algas, incluindo o gerenciamento de luz, temperaturas e níveis de pH para produção máxima.

Impacto disruptivo

Materiais industriais, como acetona e isopropanol (IPA), têm um mercado global total de mais de US$ 10 bilhões. Acetona e isopropanol são desinfetantes e anti-sépticos amplamente utilizados. É a base para uma das duas formulações de desinfetantes recomendadas pela Organização Mundial da Saúde (OMS), que são altamente eficazes contra SARS-CoV-2. A acetona também é um solvente para muitos polímeros e fibras sintéticas, resina de poliéster diluída, equipamentos de limpeza e removedor de esmalte. Devido à sua produção em massa, estes produtos químicos são alguns dos maiores emissores de carbono.

Em 2022, pesquisadores da Universidade Northwestern, em Illinois, fizeram parceria com a empresa de reciclagem de carbono Lanza Tech para ver como as bactérias podem decompor o CO2 residual e transformá-lo em produtos químicos industriais valiosos. Os pesquisadores usaram ferramentas de biologia sintética para reprogramar uma bactéria, Clostridium autoethanogenum (originalmente desenvolvida na LanzaTech), para produzir acetona e IPA de forma mais sustentável por meio da fermentação de gás.

Esta tecnologia elimina gases de efeito estufa da atmosfera e não utiliza combustíveis fósseis para criar produtos químicos. A análise do ciclo de vida da equipa mostrou que a plataforma de carbono negativo, se adoptada em larga escala, tem o potencial de reduzir as emissões de gases com efeito de estufa em 160 por cento em comparação com outros métodos. As equipes de pesquisa esperam que as cepas desenvolvidas e a técnica de fermentação possam ser ampliadas. Os cientistas também podem usar o processo para formular procedimentos mais rápidos para a criação de outros produtos químicos essenciais.

Implicações de bactérias e CO2

Implicações mais amplas do uso de bactérias para capturar CO2 podem incluir: 

• Empresas de diversas indústrias pesadas que contratam empresas de biociências para a bioengenharia de algas que podem ser especializadas para consumir e converter resíduos químicos e materiais específicos de plantas de produção, tanto para reduzir a produção de CO2/poluição quanto para criar subprodutos de resíduos rentáveis. 
• Mais investigação e financiamento para soluções naturais para capturar as emissões de carbono.
• Algumas empresas industriais fazem parceria com empresas de tecnologia de captura de carbono para fazer a transição para tecnologias verdes e cobrar descontos fiscais sobre carbono.
• Mais startups e organizações focadas no sequestro de carbono através de processos biológicos, incluindo fertilização oceânica com ferro e florestação.
• O uso de tecnologias de aprendizado de máquina para agilizar o crescimento de bactérias e otimizar a produção.
• Os governos estabelecem parcerias com instituições de investigação para encontrar outras bactérias captoras de carbono e cumprir os seus compromissos de zero emissões líquidas até 2050.

Questões a considerar

• Quais são os outros benefícios potenciais do uso de soluções naturais para lidar com as emissões de carbono?
• Como é que o seu país está a lidar com as suas emissões de carbono?