O pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Wisconsin-Madison Alex Linz examina uma placa listrada com N. aromaticivorans (em amarelo), uma bactéria do solo que poderia transformar uma fonte renovável - a lignina das células vegetais - em um substituto para os plásticos à base de petróleo. Crédito:Chelsea Mamott, GLBRC
Com alguns ajustes genéticos, um tipo de bactéria do solo com apetite por hidrocarbonetos se mostra promissora como uma fábrica biológica para converter uma recompensa renovável - mas frustrantemente inexplorada - em um substituto para os plásticos onipresentes.
Pesquisadores, como os da University of Wisconsin-Madison, Centro de Pesquisa em Bioenergia dos Grandes Lagos, financiado pelo Departamento de Energia, A esperança de transformar plantas lenhosas em um substituto para o petróleo na produção de combustíveis e outros produtos químicos foi atrás dos açúcares da celulose fibrosa que constitui grande parte das paredes celulares das plantas.
Grande parte do trabalho de obtenção desses açúcares envolve a remoção da lignina, um polímero que preenche as lacunas entre a celulose e outros componentes químicos nessas paredes celulares.
Isso deixa muita celulose útil, mas também muita lignina - que nunca teve muito valor. As fábricas de papel têm retirado a lignina da madeira para fazer papel por mais de um século, e encontrar tão pouco valor na lignina que ela simplesmente é queimada nas caldeiras das fábricas.
"Eles dizem que você pode fazer qualquer coisa com a lignina, exceto dinheiro, "diz Miguel Perez, um estudante de graduação da UW-Madison em engenharia civil e ambiental.
Mas eles podem não conhecer Novosphingobium aromaticivorans tão bem quanto ele.
Perez, O professor de engenharia civil e ambiental Daniel Noguera e colegas do GLBRC e do Wisconsin Energy Institute publicaram na revista Química verde uma estratégia para empregar N. aromaticivorans para transformar a lignina em uma mercadoria mais valiosa.
"A lignina é a fonte mais abundante - além do petróleo - de compostos aromáticos do planeta, "Noguera diz, como aqueles usados para fabricar produtos químicos e plásticos a partir do petróleo. Mas a grande e complexa molécula de lignina é notoriamente difícil de quebrar com eficiência em pedaços constituintes úteis.
Entre na bactéria, que foi isolado pela primeira vez enquanto prosperava em solo rico em compostos aromáticos após a contaminação por produtos de petróleo.
Bactéria microscópica de N. aromaticivorans, primeiro isolado de solo contaminado por produtos de petróleo, já tinha um apetite útil quando conheceu os cientistas do GLBRC. Seus ajustes genéticos para o micróbio podem impulsionar uma indústria de plásticos renováveis. Crédito:GLBRC
Onde outros micróbios pegam e escolhem, N. aromaticivorans é um funil biológico para os aromáticos da lignina. É o único que pode digerir quase todos os diferentes pedaços de lignina em hidrocarbonetos aromáticos menores.
"Outros micróbios experimentados antes podem ser capazes de digerir alguns tipos de aromáticos encontrados na lignina, "Perez diz." Quando conhecemos este micróbio, já era bom em degradar uma ampla gama de compostos. Isso torna este micróbio muito promissor. "
No curso de seu processo de digestão, o micróbio transforma esses compostos aromáticos em 2-pirona-4, Ácido 6-dicarboxílico - mais facilmente conhecido como PDC. Ao remover três genes de seu micróbio, os pesquisadores transformaram o PDC intermediário no fim da linha. Essas bactérias modificadas se tornaram um funil para o qual vão os diferentes pedaços de lignina, e de onde flui PDC.
Os bioengenheiros no Japão têm usado o PDC para fazer uma variedade de materiais que seriam úteis para produtos de consumo.
"Eles descobriram que o composto tem o mesmo desempenho ou melhor do que o aditivo à base de petróleo mais comum para polímeros PET - como garrafas de plástico e fibras sintéticas - que são os polímeros mais comuns produzidos no mundo, "Perez diz.
Seria uma alternativa de plástico atraente - uma que se decomponha naturalmente no meio ambiente, e não lixiviaria compostos que imitam hormônio para a água - se ao menos o PDC fosse mais fácil de encontrar.
"Não há processo industrial para fazer isso, porque o PDC é tão difícil de fazer pelas rotas existentes, "diz Noguera." Mas se estivermos fazendo biocombustíveis de celulose e produzindo lignina - algo que costumávamos queimar - e podemos transformar a lignina em PDC com eficiência, que potencialmente muda o mercado de uso industrial desse composto. "
Por enquanto, a variação projetada em N. aromaticivorans pode transformar pelo menos 59 por cento dos compostos potencialmente úteis da lignina em PDC. Mas o novo estudo sugere um potencial maior, e Perez tem alvos para posterior manipulação do micróbio.
"Se pudermos fazer com que este oleoduto produza a uma taxa suficiente, com um rendimento suficiente, podemos criar uma nova indústria, "Noguera diz.
