Nano-organismos híbridos consumem CO2 e produzem combustíveis e plásticos

Redação do Site Inovação Tecnológica

O biorreator (esquerda) depois de produzir o primeiro grama de plástico biodegradável usando apenas a luz solar como fonte de energia. [Imagem: Nagpal Lab / University of Colorado Boulder]

Fábricas vivas

Pesquisadores desenvolveram organismos nano-bio-híbridos capazes de capturar o dióxido de carbono (CO2) e o nitrogênio do ar atmosférico para produzir uma variedade de plásticos e combustíveis.

Ainda é uma pesquisa em estágio inicial, mas é um primeiro passo promissor para o sequestro de carbono de baixo custo e a fabricação ecologicamente correta de produtos químicos, a chamada química verde.

Essas verdadeiras "fábricas vivas" usam pontos quânticos, semicondutores inorgânicos, para energizar enzimas dentro de bactérias.

Nos experimentos iniciais, as células bacterianas produziram plástico biodegradável, gasolina, amônia e biodiesel.

"A inovação é um testemunho do poder dos processos bioquímicos. Estamos buscando uma técnica que possa melhorar a captura de CO2 para combater a mudança climática e um dia até mesmo substituir a fabricação intensiva de carbono de plásticos e combustíveis," disse Prashant Nagpal, da Universidade do Colorado, nos EUA.

Vela de ignição para bactérias

Os pontos quânticos são do mesmo tipo daqueles semicondutores usados como píxeis de algumas TVs. Eles podem ser injetados passivamente nas bactérias e foram projetados para se fixarem nas enzimas desejadas e então ativarem essas enzimas usando comprimentos de onda específicos da luz.

O objetivo é que os pontos quânticos funcionem como uma vela de ignição para disparar as enzimas dentro das células microbianas, que têm os meios para converter CO2 e nitrogênio em outros produtos, mas não o fazem naturalmente devido à falta de fotossíntese.

Deu certo. A exposição até mesmo a pequenas quantidades de luz solar indireta ativa o apetite por CO2 dos micróbios, sem a necessidade de qualquer fonte de energia ou alimento para realizar as conversões bioquímicas.

"Cada célula produz milhões desses produtos químicos e mostramos que eles podem exceder seu rendimento natural em cerca de 200%," disse Nagpal.

Biofábrica

As bactérias, que ficam em solução, liberam o produto resultante, que então boia, podendo ser coletado da superfície.

Diferentes combinações de pontos quânticos e luz produzem diferentes produtos: Comprimentos de onda verde fazem com que as bactérias consumam nitrogênio e produzam amônia, enquanto comprimentos de onda mais vermelhos fazem os micróbios se banquetearem com CO2 para produzir plástico.

O foco agora é confirmar que tudo funciona em larga escala e tentar otimizar o rendimento dos organismos bio-híbridos.

Bibliografia:

Nanorg microbial factories: Light-driven renewable biochemical synthesis using quantum dot-bacteria nano-biohybrids
Yuchen Ding, John R. Bertram, Carrie Eckert, Rajesh Reddy Bommareddy, Rajan Patel, Alex Conradie, Samantha Bryan, Prashant Nagpal
Journal of the American Chemical Society
DOI: 10.1021/jacs.9b02549