As bactérias podem se tornar uma força de trabalho que ajuda a redefinir nosso setor de energia.

Embora esses organismos unicelulares sejam frequentemente descartados como riscos à saúde, ou aplaudido por seus benefícios probióticos, sua utilidade como trabalhadores microscópicos altamente especializados está apenas começando a ser compreendida - e o trabalho que eles fazem pode mudar a forma como produzimos nossa energia.

Como parte da iniciativa de pesquisa Future Energy Systems, A pesquisadora de ciências biológicas da Universidade de Alberta, Lisa Stein, e o pesquisador de engenharia química Dominic Sauvageau são bactérias não perigosas geneticamente modificadas que consomem metano, um dos gases de efeito estufa mais potentes, e transformá-lo em combustível.

Emissões negligenciadas

O metano é um jogador importante na mudança climática.

"Quando o chamamos de gás natural e o queimamos para obter energia, o metano reduz as emissões em comparação com o carvão, "Sauvageau explica." Mas se entrar na atmosfera sem ser queimado, na verdade, tem um efeito de aquecimento global mais forte do que o CO2. "

O metano é 25 vezes mais potente do que o dióxido de carbono, então em 2016, Canadá, os Estados Unidos e o México se comprometeram a reduzir suas emissões de metano em 45 por cento até 2025. Como 44 por cento das emissões de metano do Canadá (e 70 por cento de Alberta) vêm do setor de petróleo e gás, cumprir essas metas significa regulamentações que obrigam os produtores a capturar emissões "fugitivas".

"Para compensar o custo de captura do metano, você poderia apenas vendê-lo como gás natural, "Stein sugere." Mas você também pode encontrar uma maneira - usando bactérias que ocorrem naturalmente - para transformá-lo em um combustível mais valioso, ou mesmo um produto que não libera dióxido de carbono. "

Aumentando a escala

Os cientistas sabem há décadas que as bactérias podem ser modificadas para converter metano em outros produtos, mas ninguém conseguiu ampliá-lo totalmente.

"Nos velhos tempos, um cientista biológico poderia ficar em seu laboratório modificando bactérias e testando-as em condições isoladas, Stein explica. "Mas o que funciona em uma placa de Petri não funciona necessariamente em escala industrial."

Ela compara isso a treinar um trabalhador para produzir um determinado produto, mas não se preocupando com o design da fábrica. Quando milhões desses trabalhadores se reúnem em uma fábrica que não tem o layout certo, equipamentos ou condições de trabalho, eles podem ser perdoados por simplesmente se olharem confusos.

"Não importa o quão perfeitamente adequado para o trabalho, um milhão de pessoas sem organização é geralmente apenas uma multidão, "Sauvageau diz.

O truque é construir fábricas que atendam aos trabalhadores - "reatores" que podem variar em tamanho de uma banheira a uma piscina olímpica.

Então, como o laboratório de Stein modifica geneticamente as bactérias, A equipe de Sauvageau realiza experimentos para identificar as condições ideais para seu trabalho. As variáveis ​​podem incluir o tamanho das câmaras, layout, temperatura e nutrientes, e uma vez que encontram uma condição ideal, essa informação é realimentada para personalizar ainda mais as bactérias destinadas a funcionar dentro dele.

"Os membros da nossa equipe interagem diariamente e nossas equipes se reúnem a cada duas semanas, "Stein diz." Comunicação constante significa que podemos nos mover rapidamente. "

Juntos, eles estão trabalhando com a Mango Materials - uma startup de bioenergia da Califórnia cujos outros parceiros de pesquisa incluem a NASA - para pilotar um reator que captura metano do tratamento de águas residuais e usa bactérias para convertê-lo em bioplástico.

Construindo uma lista

A composição do metano capturado varia dependendo de sua fonte, então Stein e Sauvageau estão criando uma plataforma de meia dúzia de bactérias geneticamente modificadas para funcionar em diferentes circunstâncias.

"Nenhum tipo de bactéria fará todo o trabalho, "Sauvageau explica." Estamos criando uma lista de diferentes bactérias com reatores correspondentes que podem ser personalizados para diferentes aplicações industriais. "

Essas bactérias usarão o metano para produzir uma variedade de produtos. Um é butanol, um álcool combustível que pode funcionar em motores de carros a gasolina não modificados ou ser misturado ao óleo diesel para reduzir as emissões de fuligem. Outros incluem isoprenóides, produtos químicos que geralmente vêm do petróleo, que pode ser usado como combustível biojet.

"Ao criar esses materiais a partir do metano, reduzimos nossa necessidade de extrair combustíveis fósseis do solo, "Diz Stein." Em vez de extrair novo carbono da Terra e expô-lo na atmosfera, reciclamos o que já está aqui. "

Reciclar as emissões de metano e reduzir a necessidade de uma nova extração parece promissor, mas nem Stein nem Sauvageau o veem como uma bala de prata para a mudança climática.

"Nossa plataforma é apenas uma parte do que precisa ser uma solução para todo o sistema, "Sauvageau diz." Eventualmente, nossa infraestrutura de energia mudará, e não podemos depender tanto de motores de combustão - ou combustíveis de hidrocarbonetos. "

Mas se nosso sistema não requer mais hidrocarbonetos, a bactéria ficaria sem emprego? Stein duvida.

"Estamos aprendendo muito sobre como trabalhar com essas bactérias, "ela diz." Tenho certeza de que podemos persuadi-los a fazer outra coisa. "