p As operações da Oilsands estão em sua sétima década, e mais de um trilhão de litros de águas residuais agora residem em bacias de rejeitos. Crédito:Shutterstock
p A industrialização galopante fez com que nosso planeta se aquecesse a uma taxa sem precedentes. As geleiras estão derretendo e o nível do mar está subindo. As secas duram mais e são mais devastadoras. Os incêndios florestais são mais intensos. Extremo, eventos climáticos únicos, como furacões de categoria 5, parecem ocorrer anualmente. p O meio ambiente está de fato com saúde grave e uma ação urgente é desesperadamente necessária. Mas existe um otimismo genuíno de que as soluções para alguns dos maiores desafios ambientais podem finalmente estar disponíveis.
p Leva, por exemplo, o problema de décadas de reservatórios de rejeitos e areias petrolíferas no Canadá, a terceira maior reserva de petróleo bruto do mundo. A recuperação desse óleo consome quase três vezes seu volume em água e deixa para trás uma pasta de água, sólidos e contaminantes orgânicos como resíduos. As operações da Oilsands estão em sua sétima década, e mais de um trilhão de litros de águas residuais agora residem em bacias de rejeitos.
p Mas um coletivo de engenheiros em rápido crescimento, cientistas, ativistas e empresários estão proporcionando alguns dos maiores ganhos em remediação ambiental nas últimas décadas, confundindo os limites entre físicos, ciências biológicas e digitais. Nós nos chamamos biólogos sintéticos.
p Tenho contribuído extensivamente para a pesquisa, Educação, comercialização e regulamentação da biologia sintética, inclusive como fundador da Metabolik Technologies, um empreendimento de biotecnologia ambiental, que comercializou um primeiro de seu tipo, energia baixa, solução de baixo custo e sustentável para descontaminar reservatórios de rejeitos de areias petrolíferas.
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Um guia rápido para biologia sintética
p A premissa subjacente da biologia sintética é tão simples quanto elegante:a natureza monta, desmonta e recicla moléculas da maneira mais limpa e eficiente que se possa imaginar. As instruções exclusivas necessárias para realizar essas tarefas são encontradas no DNA.
p Os biólogos sintéticos investigam os sistemas naturais para entender esses processos notáveis e, em seguida, usam o DNA sintetizado em laboratório para reprogramá-los para realizar novas tarefas ou tarefas existentes com mais eficiência.
p A biologia sintética tem sido usada para melhorar as enzimas, células e populações de células para diversas aplicações, como detecção, decompor hidrocarbonetos e outros "produtos químicos permanentes", como substâncias per- e polifluoroalquílicas (PFAS) no solo e na água e sequestrar dióxido de carbono e metano.
p Mais importante, muitos dos protagonistas e influenciadores da biologia sintética são os millennials e os zoomers que cresceram com uma dieta constante de desenhos animados nas manhãs de sábado.
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Uma vez ficção, agora uma solução real
p Bactérias geneticamente modificadas que enxugaram derramamentos de óleo foram um grampo em
Capitão planeta e os planetas , a série animada de super-heróis ambientais lançada em 1990. Considerando que há duas décadas esses conceitos estavam confinados às páginas de ficção, eles agora são uma realidade devido aos avanços na biologia molecular, como a edição do genoma CRISPR e o advento de fundições genômicas totalmente automatizadas - sistemas robóticos que conduzem milhares de experimentos por dia - para ciclos acelerados de design-construção-teste-aprendizado.
p Crucialmente, os sucessos da biologia sintética na esfera da remediação ambiental não foram demonstrações pontuais em laboratórios acadêmicos. Eles foram comprovados no campo em escalas consideráveis e superaram alguns dos maiores desafios ambientais do mundo.
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Traduzindo inovações para o campo
p As lagoas de rejeitos contêm compostos orgânicos, como compostos da fração de ácido naftênico (NAFCs) e hidrocarbonetos poliaromáticos (PAHs), que são prejudiciais à vida aquática e à saúde humana e são notoriamente difíceis de eliminar da água. Eles também estão repletos de vida microbiana.
p Esses micróbios não sobrevivem apenas, mas prosperar na água contaminada. Eles sentem, ingerir e metabolizar os compostos tóxicos da água, embora em taxas muito baixas. Minha equipe da University of British Columbia e nossos colegas da Allonnia isolaram e estudaram a genômica dessas criaturas únicas e, em colaboração com Ginkgo Bioworks, agora estão aumentando o apetite e o metabolismo dos compostos tóxicos.
p Depois de validar o desempenho dos microrganismos no campo, a equipe da UBC-Allonnia projetou alguns dos maiores sistemas de tratamento de seu tipo para atingir as taxas e escalas necessárias para remediar a água dentro do cronograma prescrito na Estrutura de Gerenciamento de Rejeitos de Alberta.
p Testaremos nosso sistema de tratamento nas bacias de rejeitos no início de 2022 para ajustar os micro-organismos e os reatores, e avaliar os riscos. Alguns desses riscos incluem a ineficácia ou custos mais altos do que o esperado da tecnologia, os danos potenciais que os micróbios podem causar ao ecossistema e se os reguladores e acionistas estão confortáveis com a implantação de microrganismos modificados no meio ambiente.
p Este pequeno grupo de biólogos sintéticos teve sucesso graças à engenhosidade da abordagem e aos novos modelos de colaboração. A equipe também envolveu operadores de areias petrolíferas, firmas de projetos de engenharia, contratar empresas de manufatura e especialistas regulatórios que puderam aproveitar os pontos fortes de cada parceiro para reduzir o tempo, despesa e incerteza de desenvolver uma solução prática.
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A diversão apenas começou
p Os biólogos sintéticos estão apenas começando e agora estão de olho em uma série de problemas igualmente grandes. 1, em particular, tem implicações significativas para nosso futuro elétrico.
p A adoção generalizada de veículos elétricos poderia reduzir as emissões de carbono do setor de transporte em quase 50 por cento. Infelizmente, a mineração dos metais usados em veículos elétricos prejudica o meio ambiente.
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p A fabricação de um único veículo elétrico gera 250, 000 quilos de resíduos de mineração e 150, 000 litros de um líquido extremamente tóxico chamado drenagem ácida de rocha, uma grande ameaça ao meio ambiente devido ao seu efeito potencialmente devastador sobre os rios, riachos e habitats aquáticos.
p A mineração é um desperdício e insustentável, e a indústria precisa desesperadamente de soluções eficazes para tratar seus grandes corpos de resíduos. Minha nova empresa start-up, ArqMetal, está desenvolvendo soluções microbianas para eliminar inteiramente as bacias de rejeitos. Se nós e outros como nós tivermos sucesso, vamos eliminar o desperdício, entregar descarbonização, preservar a biodiversidade, gerar empregos e alcançar um desenvolvimento social equitativo. Não era isso que os arquitetos do Green New Deal tinham em mente? p Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
