Biólogos sintéticos desenvolveram bactérias para converter resíduos de carbono em produtos químicos valiosos

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05/03/2022 as 12:08
De olho na Engenharia
Biólogos sintéticos desenvolveram bactérias para converter resíduos de carbono em produtos químicos valiosos

As bactérias são conhecidas por quebrar a lactose para fazer iogurte. Agora, pesquisadores liderados pela Northwestern University e LanzaTech aproveitaram bactérias para decompor o dióxido de carbono (CO2) residual para produzir produtos químicos industriais valiosos.

Em um novo estudo piloto, os pesquisadores selecionaram, projetaram e otimizaram uma cepa de bactérias e, em seguida, demonstraram com sucesso sua capacidade de converter CO2 em acetona e isopropanol (IPA).

Esse novo processo de fermentação de gases não apenas remove os gases de efeito estufa da atmosfera, mas também evita o uso de combustíveis fósseis, que normalmente são necessários para gerar acetona e IPA. Depois de realizar a análise do ciclo de vida, a equipe descobriu que a plataforma carbono-negativa poderia reduzir as emissões de gases de efeito estufa em 160% em comparação com os processos convencionais, se amplamente adotada.

O estudo está publicado na revista Nature Biotechnology.

“A crise climática acelerada, combinada com o rápido crescimento populacional, representam alguns dos desafios mais urgentes para a humanidade, todos ligados à liberação e acúmulo ininterruptos de CO2 em toda a biosfera”, disse Michael Jewett, da Northwestern, coautor sênior do estudo. . “Ao aproveitar nossa capacidade de parceria com a biologia para fazer o que for necessário, onde e quando for necessário, de forma sustentável e renovável, podemos começar a aproveitar o CO2 disponível para transformar a bioeconomia”.

Jewett é Professor Walter P. Murphy de Engenharia Química e Biológica na Escola de Engenharia McCormick da Northwestern e diretor do Centro de Biologia Sintética. Ele co-liderou o estudo com Michael Koepke e Ching Leang, ambos pesquisadores da LanzaTech.

Produtos químicos industriais a granel e de plataforma necessários, acetona e IPA são encontrados em quase todos os lugares, com um mercado global combinado de US$ 10 bilhões. Amplamente utilizado como desinfetante e antisséptico, o IPA é a base para uma das duas fórmulas de desinfetantes recomendadas pela Organização Mundial da Saúde, que são altamente eficazes para matar o vírus SARS-CoV-2. E a acetona é um solvente para muitos plásticos e fibras sintéticas, resina de poliéster diluente, ferramentas de limpeza e removedor de esmalte.

Embora esses produtos químicos sejam incrivelmente úteis, eles são gerados a partir de recursos fósseis, levando a emissões de CO2 que aquecem o clima.

Para fabricar esses produtos químicos de forma mais sustentável, os pesquisadores desenvolveram um novo processo de fermentação de gás. Eles começaram com Clostridium autoethanogenum, uma bactéria anaeróbica projetada na LanzaTech. Em seguida, os pesquisadores usaram ferramentas de biologia sintética para reprogramar a bactéria para fermentar CO2 para produzir acetona e IPA.

“Essas inovações, lideradas por estratégias sem células que orientaram a engenharia de cepas e a otimização das enzimas do caminho, aceleraram o tempo de produção em mais de um ano”, disse Jewett.

As equipes da Northwestern e da LanzaTech acreditam que as cepas desenvolvidas e o processo de fermentação se traduzirão em escala industrial. A abordagem também poderia ser aplicada para criar processos simplificados para gerar outros produtos químicos valiosos.

“Esta descoberta é um grande passo em frente para evitar uma catástrofe climática”, disse Jennifer Holmgren, CEO da LanzaTech. “Hoje, a maioria de nossas commodities químicas são derivadas exclusivamente de novos recursos fósseis, como petróleo, gás natural ou carvão. Acetona e IPA são dois exemplos com um mercado global combinado de US$ 10 bilhões. As vias de acetona e IPA desenvolvidas irão acelerar o desenvolvimento de outros novos produtos fechando o ciclo do carbono para seu uso em várias indústrias.”

O estudo é intitulado “Produção em escala de carbono-negativo e aumentada de acetona e isopropanol por fermentação gasosa”.

Fonte: Engenharia é / Crédito: Justin Muir