Engenheiro de cientistas E Bactérias de glicínias para gerar eletricidade

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Engenheiro de cientistas E. Bactérias de glicínias para gerar
eletricidade
 E. coli
em forma de haste (Steve Gschmeissner/Science Photo Library/Getty Images)
Desde 1911, quando o micologista britânico Michael Cressé Potter notou que a levedura da cervejaria
gerava eletricidade, os cientistas têm tentado aproveitar o poder das células de combustível
microbianas.
Mas as eficiências de pequenos "biorreatores" foram muito baixas para uso prático. Além disso, verifica-
se que os micróbios podem ser surpreendentemente exigentes em quais substratos eles digeriram para
criar eletricidade.
Agora, uma equipe de pesquisadores do Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Lausanne (EPFL)
projetou uma das espécies mais comuns de bactérias, Escherichia coli, para gerar eletricidade a partir
de águas residuais da cervejaria – e superou as mais recentes cepas de bioengenharia.
“Embora existam micróbios exóticos que produzem eletricidade naturalmente, eles só podem fazê-lo na
presença de produtos químicos específicos”, explica o autor sênior e engenheiro químico Ardemis
Boghossian, da EPFL.
“A E. coli pode crescer em uma ampla gama de fontes, o que nos permitiu produzir eletricidade em uma
ampla gama de ambientes, inclusive a partir de águas residuais”.
Para aumentar a capacidade da E. coli de gerar eletricidade, os pesquisadores modificaram seu genoma
para incluir instruções para complexos de proteínas encontrados em Shewanella oneidensis, um dos
geradores de eletricidade bacteriana mais conhecidos.
S. oneidensis produz um fluxo de elétrons quando reduz metais, um sinal elétrico que tem sido usado,
por exemplo, para detectar metais tóxicos, como arsênico em sistemas protótipos.
https://doi.org/10.1098/rspb.1911.0073
https://en.wikipedia.org/wiki/Microbial_fuel_cell
https://en.wikipedia.org/wiki/Microbial_fuel_cell
https://www.nature.com/articles/nrmicro2113
https://en.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli
https://actu.epfl.ch/news/bacteria-generate-electricity-from-wastewater/
https://en.wikipedia.org/wiki/Cytochrome
https://en.wikipedia.org/wiki/Shewanella_oneidensis
https://doi.org/10.1016/j.bios.2014.07.003
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Ao incorporar todos os componentes do caminho gerador de eletricidade da S. oneidensis em E. coli,
Mohammed Mouhib, o principal autor do estudo, Boghossian e colegas aumentaram sua eletroatividade
duas vezes em comparação com cepas previamente projetadas (que incluíam apenas parte da via S.
oneidensis).
No entanto, esses experimentos foram feitos em uma única câmara sob condições de laboratório. O
verdadeiro teste para qualquer tecnologia potencial é se ela pode funcionar em ambientes industriais.
Pesquisas anteriores exploraram o uso de algas no tratamento de águas residuais da cervejaria. As
cervejarias precisam processar a água que usam para lavar grãos e liberar os tanques antes de
descarte-a, porque contém uma mistura inebriante de açúcares, amidos, álcoois e leveduras que podem
desencadear flores microbianas indesejáveis se descarregadas sem tratamento.
Assim, a equipe testou seu sistema de E. coli em uma amostra de águas residuais coletadas de uma
cervejaria local em Lausanne, na Suíça, que as bactérias modificadas alegremente engoliam mais de 50
horas.
“Nossas bactérias elétricas bioengenharia foram capazes de florescer exponencialmente, alimentando-
se desse resíduo”, diz Boghossian, enquanto S. oneidensis, usado como comparador, não foi capaz de
digerir o efluente misto.
Isso torna a E. coli projetada muito mais adequada para o tratamento de águas residuais industriais,
mesmo que seu potencial de geração de eletricidade ainda seja mais lento do que o S. oneidensis,
dizem os pesquisadores.
O apetite de E. coli para diferentes substratos químicos também significa que as bactérias modificadas
podem ser adaptadas a outros fluxos de resíduos e matérias-primas.
Em qualquer caso, os pesquisadores precisarão testar se sua E. coli modificada pode processar
volumes industriais. Se assim for, poderia trazer algumas economias de energia consideráveis.
“Em vez de colocar energia no sistema para processar resíduos orgânicos, estamos produzindo
eletricidade enquanto processamos resíduos orgânicos ao mesmo tempo – atingindo dois pássaros com
uma pedra”, diz Boghossian.
O estudo foi publicado em Joule.
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05356-y
https://doi.org/10.3390/ijerph16111910
https://doi.org/10.3390/ijerph16111910
https://actu.epfl.ch/news/bacteria-generate-electricity-from-wastewater/
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.08.006
https://actu.epfl.ch/news/bacteria-generate-electricity-from-wastewater/
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.08.006