Como uma miragem no horizonte, um processo inovador para converter um potente gás de efeito estufa em uma solução de segurança alimentar foi paralisado pela incerteza econômica. Agora, uma análise inédita da Universidade de Stanford avalia o potencial de mercado da abordagem, na qual bactérias alimentadas com metano capturado se transformam em farinha de peixe rica em proteínas. O estudo, publicado em 22 de novembro na revista Nature Sustainability , constata que os custos de produção envolvendo o metano capturado de certas fontes nos EUA são inferiores ao preço de mercado da farinha de peixe convencional. Ele também destaca reduções de custos viáveis ​​que poderiam tornar a abordagem lucrativa usando outras fontes de metano e capaz de atender a toda a demanda global de farinha de peixe.
“Fontes industriais nos EUA estão emitindo uma quantidade verdadeiramente impressionante de metano, que é antieconômico para capturar e usar com as aplicações atuais”, disse o principal autor do estudo, Sahar El Abbadi, que conduziu a pesquisa como estudante de pós-graduação em engenharia civil e ambiental.

"Nosso objetivo é inverter esse paradigma, usando a biotecnologia para criar um produto de alto valor", acrescentou El Abbadi, que agora é professor do programa de Educação Cívica, Liberal e Global em Stanford.

Dois problemas, uma solução

Embora o dióxido de carbono seja mais abundante na atmosfera, o potencial de aquecimento global do metano é cerca de 85 vezes maior em um período de 20 anos e pelo menos 25 vezes maior um século após sua liberação. O metano também ameaça a qualidade do ar ao aumentar a concentração de ozônio troposférico, cuja exposição causa cerca de 1 milhão de mortes prematuras anualmente em todo o mundo devido a doenças respiratórias. A concentração relativa do metano cresceu duas vezes mais rápido que a do dióxido de carbono desde o início da Revolução Industrial devido em grande parte às emissões causadas pelo homem.

Uma solução potencial está em bactérias consumidoras de metano chamadas metanotróficas. Essas bactérias podem ser cultivadas em um biorreator refrigerado e cheio de água alimentado com metano pressurizado, oxigênio e nutrientes como nitrogênio, fósforo e metais-traço. A biomassa rica em proteínas resultante pode ser usada como farinha de peixe na alimentação da aquicultura, compensando a demanda por farinha de peixe feita de peixes pequenos ou rações à base de plantas que requerem terra, água e fertilizantes.

“Enquanto algumas empresas já estão fazendo isso com gás natural dutoviário como matéria-prima, uma matéria-prima preferível seria o metano emitido em grandes aterros, estações de tratamento de águas residuais e instalações de petróleo e gás”, disse o coautor do estudo Craig Criddle, professor de engenharia civil e ambiental. engenharia na Escola de Engenharia de Stanford. "Isso resultaria em vários benefícios, incluindo níveis mais baixos de um potente gás de efeito estufa na atmosfera, ecossistemas mais estáveis ​​e resultados financeiros positivos."

O consumo de frutos do mar, uma importante fonte global de proteínas e micronutrientes, aumentou mais de quatro vezes desde 1960. Como resultado, os estoques de peixes selvagens estão muito esgotados e as fazendas de peixes agora fornecem cerca de metade de todos os frutos do mar de origem animal que comemos. O desafio só aumentará à medida que a demanda global por animais aquáticos, plantas e algas provavelmente dobrará até 2050, de acordo com uma revisão abrangente do setor liderada por pesquisadores de Stanford e outras instituições.

Embora metanotróficos alimentados com metano possam fornecer ração para peixes cultivados, a economia da abordagem não é clara, mesmo que os preços da farinha de peixe convencional tenham quase triplicado em termos reais desde 2000. cenários em que o metano é obtido de estações de tratamento de águas residuais relativamente grandes, aterros sanitários e instalações de petróleo e gás, bem como gás natural adquirido da rede comercial de gás natural. Sua análise analisou uma série de variáveis, incluindo o custo da eletricidade e a disponibilidade de mão de obra.

Para obter lucro

Nos cenários envolvendo metano capturado de aterros sanitários e instalações de petróleo e gás, a análise descobriu que os custos de produção de farinha de peixe metanotrófica – US$ 1.546 e US$ 1.531 por tonelada, respectivamente – foram inferiores ao preço médio de mercado de US$ 1.600 em 10 anos. Para o cenário em que o metano foi capturado das estações de tratamento de águas residuais, os custos de produção foram ligeiramente mais altos – US$ 1.645 por tonelada – do que o preço médio de mercado da farinha de peixe. O cenário em que o metano foi comprado da rede comercial levou aos custos de produção de farinha de peixe mais caros – US$ 1.783 por tonelada – devido ao custo de compra de gás natural.

Para cada cenário, a eletricidade foi a maior despesa, respondendo por mais de 45% do custo total em média. Em estados como Mississippi e Texas com baixos preços de eletricidade, os custos de produção caíram mais de 20%, possibilitando a produção de farinha de peixe a partir de metano por US$ 1.214 por tonelada, ou US$ 386 a menos por tonelada do que a produção convencional de farinha de peixe. Os custos de eletricidade podem ser reduzidos ainda mais, dizem os pesquisadores, projetando reatores que transferem melhor o calor para exigir menos resfriamento e alternando aplicativos movidos a eletricidade para aqueles alimentados pelo chamado gás encalhado que de outra forma seria desperdiçado ou não utilizado, o que também pode reduzir dependência de eletricidade da rede para locais remotos. Em cenários envolvendo metano de estações de tratamento de águas residuais, as próprias águas residuais poderiam ser usadas para fornecer nitrogênio e fósforo, além de resfriamento.

Se eficiências como essas pudessem reduzir o custo de produção de uma farinha de peixe à base de metanotrofos em 20%, o processo poderia suprir lucrativamente a demanda global total por farinha de peixe com metano capturado apenas nos EUA, de acordo com o estudo. Da mesma forma, o processo poderia substituir a soja e as rações para animais se fossem alcançadas novas reduções de custos.

“Apesar de décadas de tentativas, a indústria de energia teve problemas para encontrar um bom uso para o gás natural encalhado”, disse o coautor do estudo Evan David Sherwin, pesquisador de pós-doutorado em engenharia de recursos energéticos em Stanford. "Uma vez que começamos a olhar para os sistemas de energia e alimentos juntos, ficou claro que poderíamos resolver pelo menos dois problemas de longa data de uma só vez."