segunda-feira, 4 de maio de 2009

As bactérias são fábricas químicas


A engenheira química Kristala Jones Prather vê as bactérias como “fábricas químicas” tão diversas e completas que, ao menos potencialmente, podem elaborar melhores biocombustíveis assim como plásticos biodegradáveis. Ela e Gregory Stephanopoulos, professor de engenharia química no MIT(Massachusetts Institute of Technology), estão tratando de criar bactérias que produzam biocombustíveis e outros compostos mais eficientemente, entretanto, a professora de química Catherine Drennan espera que algum dia as bactérias possam ajudar a limpar contaminantes tais como o monóxido de carbono o dióxido de carbono da atmosfera terrestre.
Presentes em praticamente todos os habitats da terra, as bactérias produzem inúmeros compostos químicos. Alguns sintetizam produtos valiosos para os seres humanos, como por exemplo, biocombustíveis, plásticos e fármacos, além disso, outras decompõem contaminantes atmosféricos. A maioria delas depende de compostos de carbono como fonte de energia. As espécies diferem grandemente umas das outras em seus processos metabólicos.Os engenheiros especialistas em metabolismo bacteriano estão aprendendo a tirar partido desses processos, sendo a produção de biocombustíveis uma área de grande interesse. No MIT, Prather está desenvolvendo bactérias que podem produzir combustível tais como butanol e pentanol a partir de subprodutos agrícolas, e Stephanopoulos está tratando de fazer melhores produtores microbianos de biocombustíveis mediante a estratégia de melhorar sua resistência à toxicidade dos materiais que fermentam e as substancias que produzem eles mesmos.
A alta do preço do petróleo e as crescentes emissões de gases do efeito estufa vão acelerando a busca científica de melhores métodos de produção de biocombustíveis e de outros compostos químicos como os bioplásticos. Produzir plásticos empregando bactérias pode consumir muito menos energia que os processos industriais tradicionais, porque a maioria das reações químicas industriais requer elevadas temperaturas e pressão (as quais por sua vez necessitam muita energia para se obter). As bactérias, em troco, normalmente proliferam a uns 30 graus centígrados, e a pressão atmosférica normal.
A engenharia metabólica no solo envolve criar novos produtos, senão também desenvolver formas mais eficientes de produzir compostos existentes. Recentemente, o laboratório de Prather, combinando genes de plantas, leveduras e bactérias, logro desenvolver um novo método para sintetizar ácido glucárico, um composto com múltiplos usos, desde a síntese de náilon até o tratamento de água. Prather também está trabalhando em bactérias que transformam glucose e outros compostos iniciais simples em produtos que podem empregar-se para produzir plásticos biodegradáveis, como por exemplo, o PHA.
No laboratório de Stephanopoulos, os investigadores estão desenvolvendo novas formas de produzir biodiesel de outros produtos que incluam o aminoácido tirosina (um componente de alguns fármacos e aditivos alimentícios), biopolimeros e ácido hialurónico, um lubrificante natural que pode ser empregado para o tratamento da artrite. Em vez de utilizar as bactérias para elaborar produtos, Drennan está estudando como elas podem degradar compostos, especificamente monóxido de carbono, dióxido de carbono e outros contaminantes atmosféricos.
Os micróbios com que trabalha Drennan, e que se encontra em uma ampla variedade de habitat, incluindo a água doce dos mananciais termais, absorvem dióxido de carbono e/o monóxido de carbono, e os usam para produzir energia. Tais micróbios retiram do entorno uma quantidade de monóxido de carbono estimada em bilhões de toneladas. Drennan e seus colaboradores estão usando a cristalografia de raios X para averiguar como atuam as enzimas destas bactérias. Tal conhecimento poderia conduzir a descoberta de catalisadores para diminuir os níveis de monóxido de carbono em áreas muito contaminadas.


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