O dióxido de carbono, principal culpado do aquecimento global, renasce como substância antioxidante

Diagrama esquemático da tecnologia de eletrossíntese microbiana aplicando um católito úmido à base de absorvente de dióxido de carbono. Crédito:Instituto Coreano de Pesquisa Energética (KIER)

Lee Soo Youn do Centro de Pesquisa de Energia Limpa de Gwangju do Instituto Coreano de Pesquisa Energética (KIER) converteu com sucesso o dióxido de carbono, o principal culpado do aquecimento global, em carotenóides, que possuem efeitos antioxidantes e anticancerígenos. As descobertas foram publicadas no ChemSusChem .

De acordo com a Agência Internacional de Energia, as emissões globais de dióxido de carbono relacionadas com a energia atingiram um recorde de 37,4 mil milhões de toneladas em 2023, um aumento de 1,1% em relação ao ano anterior. O país também enfrenta alterações climáticas devido às emissões de dióxido de carbono, como evidenciado pelo Abril mais quente de que há registo este ano.

Para resolver esta questão, estão a ser desenvolvidas tecnologias de conversão de dióxido de carbono a nível mundial. A tecnologia para converter dióxido de carbono em produtos químicos de alto valor, como o etileno e o propileno, está a emergir como uma tecnologia chave para alcançar a neutralidade carbónica, uma vez que não só reduz as emissões de carbono, mas também produz produtos que podem ser utilizados em diversas indústrias.

Recentemente, a tecnologia de eletrossíntese microbiana (MES) para produção de produtos químicos tem ganhado atenção como um método promissor para conversão de dióxido de carbono. O MES normalmente envolve a criação de uma solução eletrolítica com água contendo microorganismos e a dissolução de dióxido de carbono no eletrólito, que os microorganismos então usam como nutrientes.

Contudo, em condições de temperatura ambiente e pressão normal onde os microrganismos crescem, a quantidade de dióxido de carbono que se dissolve na água é muito baixa, conduzindo a uma escassez de nutrientes para os microrganismos e resultando numa baixa produtividade das substâncias finais convertidas.

Para resolver este problema, a equipe de pesquisa dissolveu a monoetanolamina absorvente de dióxido de carbono (C₂ H₇ NO) no eletrólito para aumentar a quantidade de dióxido de carbono disponível para os microrganismos (Rhodobacter sphaeroides). Esta abordagem aumentou o consumo de dióxido de carbono pelos microrganismos, aumentando assim a sua produção de energia, crescimento e atividades metabólicas, o que por sua vez melhorou a eficiência da produção das substâncias convertidas.

A equipe de pesquisa também ampliou a gama de produtos de conversão. Embora a tecnologia convencional de eletrossíntese microbiana produza substâncias com baixo número de carbono, como butanol e etanol, devido às baixas concentrações de dióxido de carbono, a tecnologia da equipe pode produzir carotenóides com maior número de carbono.

Foto de grupo da equipe de pesquisa (linha inferior à direita, pesquisador principal Lee Soo Youn). Crédito:Instituto Coreano de Pesquisa Energética (KIER)

Os carotenóides, conhecidos pelos seus efeitos anti-envelhecimento nas células e utilizados em cosméticos e suplementos, são tradicionalmente produzidos através de fermentação microbiana. No entanto, problemas de segurança e fornecimento de matéria-prima limitaram a produção. Além disso, como os carotenóides são compostos por 40 átomos de carbono, os microrganismos devem consumir grandes quantidades de dióxido de carbono para produzi-los.

Ao utilizar uma elevada concentração de dióxido de carbono, a equipa de investigação melhorou a produtividade em cerca de quatro vezes em comparação com as tecnologias existentes, permitindo a produção de carotenóides através da eletrossíntese microbiana.

Lee Soo Youn, o pesquisador sênior, declarou:"Esta pesquisa apresenta uma nova abordagem para converter dióxido de carbono em substâncias de alto valor por meio da eletrossíntese microbiana. Como uma tecnologia de 'plataforma química' ecologicamente correta e de alto potencial nas áreas de bioenergia e bioquímica domínios, contribuirá para alcançar a neutralidade carbónica através da redução e reciclagem dos gases com efeito de estufa."

Mais informações: Hui Su Kim et al, Melhorando a eletrocatálise microbiana de CO2 para redução de multicarbonos em um católito à base de amina úmida, ChemSusChem (2024). DOI:10.1002/cssc.202301342
Fornecido pelo Conselho Nacional de Pesquisa de Ciência e Tecnologia

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