Nosso grito de independência energética ainda está atravessado na garganta

Produzido a partir da cana-de-açúcar e conhecido pelos brasileiros há mais de 30 anos, o etanol foi a resposta nacional para a crise do petróleo e a busca de um combustível mais limpo. Entretanto, para encher o tanque do seu carro, é necessário meia tonelada de cana. E mais: o etanol tem apenas 2/3 da eficiência da gasolina e requer áreas que poderiam ser empregadas para o plantio de alimentos. O Projeto Pró-Álcool, criado na década de 70, parecia ser nosso grito de independência na área de energia automotiva. Mas este grito corre o risco de ficar atravessado na nossa garganta. Em 1975, uma tonelada de cana-de-açúcar era capaz de produzir 65 litros de álcool.  Quase quarenta anos depois, este número subiu para apenas 90 litros.

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Em 2012, durante o encontro Rio +20, quarenta minivans abastecidas com etanol de segunda geração foram utlizadas no evento. A diferença do etanol de segunda geração é que este pode ser fabricado a partir da celulose, presente em qualquer parte da planta, como bagaço, palha e folhas. Essa nova tecnologia deve aumentar em 40% a produção sem que haja crescimento da área plantada e espera-se que atinja preços competitivos em 2016. Isso é muito importante pois o plantio da cana no Brasil já ocupa 8,1 milhões de hectares, uma área quase do tamanho de Portugal. A expansão desta cultura deslocaria pastos e outras plantações para o interior do país, intensificando o desmatamento, o uso de fertilizantes e o aumento dos preços.

imagesPor isso, diversas empresas, principalmente americanas, estão correndo atrás dos combustíveis conhecidos como “drop in fuels”, assim chamados pois utilizam a mesma infraestrutura de distribuição e armazenamento dos combustiveis fósseis e não exigem alterações no motor. A start-up Joule Unlimited pretende entregar o que eles chamam de Liquid Fuel from the Sunusando apenas três ingredientes: luz solar, CO2 e água não potável. Sem ocupar áreas agrícolas, alimentos nem água limpa, a empresa emprega cianobactérias geneticamente modificados para produzir lipídios e carboidratos que podem ser convertidos em etanol, gasolina, diesel e combustível para avião. A Audi está apostando nisso. Ela fez uma parceria com a Joule Unlimited para testar os combustíveis Sunflow™-E (etanol) e Sunflow™-D (diesel) e  oferecer um transporte pessoal sem emissão de CO2.Untitled4

Embora a primeira coisa que venha à mente quando se fala em petróleo seja combustível, ele na verdade está incorporado em muitos dos produtos que usamos no dia-a-dia. Fertilizantes, pesticidas, cimento, plástico, produtos farmacêuticos, roupas sintéticas são apenas alguns itens que dependem dele. Por isso, para a LS9 (Life Sustain 9-Billion), “o melhor substituto do petróleo é o petróleo”. A empresa que tem como co-fundador o cientista George Church está desenvolvendo uma E. coli capaz de produzir hidrocarbonetos sob medida utlizando uma variedade de fontes de carbono, como cana-de-açúcar e milho. O objetivo maior é desenvolver o micro-organismo para utilizar polissacarídeos não comestíveis ao invés de fontes de alimento. A tecnologia permite que sejam selecionados o comprimento da cadeia carbônica, ramificações, saturação e grupo funcional. O produto então formado é secretado pela bactéria e permite que seja facilmente removido do meio de cultura. Um dos produtos da LS9, é o UltraClean DieselTM, que já recebeu aprovação da EPA (Environment Protection Agency) para ser comercializado. Para a produção em massa a empresa adquiriu em 2010 uma planta de biodiesel em Okeechobee, na Florida onde pretende produzir incialmente entre 190 e 380 mil litros.

Mas o verdadeiro combustível de uma nação não é o petróleo, o etanol, a energia atômica ou solar, mas sim o capital financeiro e o capital humano que são investidos em P&D. Este é o caminho que temos que seguir. A biologia sintética pode ajudar a solucionar muitos dos nossos problemas de modo eficiente, utilizando micro-organismos que não dependam de terras aráveis, fontes de alimentos e água potável para produzir hidrocarbonetos. Investir em pesquisas, em novas tecnologias, em empreendedores e profissionais brasileiros é o que o país precisa para dar seu verdadeiro e definitivo grito de independência.

 

Referências:

Estratégias para tempos adversos.

Em tempos adversos é comum haver muitas mudanças e isto não acontece somente com os humanos que saem as ruas, fazem guerra ou revolução. Na natureza observamos inúmeras estratégias dos seres vivos para superar tempos difíceis, algumas bastante chocantes do ponto de vista humano, tais como infanticídio ou canibalismo. E no mundo microscópio não é diferente.

Se você pensa que as bactérias morrem pacíficas quando as condições não são favoráveis você está bastante enganado. Até mesmo para estes minúsculos seres unicelulares a vida pode ser complexa e cheias de decisões difíceis e estressantes a serem tomadas. Existem diversas estratégias para lidar com tempos difíceis, tais como escassez de alimentos e danos ao DNA. Uma das estratégias mais radicais e mais utilizadas quando a coisa está realmente feia é formar esporos, uma resposta celular bastante complexa que envolve a ativação de mais de 500 genes ao longo de aproximadamente 10 horas. Este processo termina com a morte da célula mãe e a formação de uma célula filha dormente com a capacidade de resistir a situações extremas como calor, radiação e presença de substancias químicas. Por outro lado, durante este tempo o esporo não pode tirar vantagem imediata de situações favoráveis para se reproduzir.

Esporulação é uma tomada de decisão bastante complexa e que não se inicia simplesmente com a escassez de alimentos, mas é resultado de uma série de passos que podem ser descritas como decisões celulares sobre como lidar com o stress presente. Envolve, por exemplo, uma comunicação entre as bactérias da mesma colonia por um mecanismo chamado de quorum sensing. Além disto, antes da esporulação, comumente as bactérias tentam outras táticas como ativar um flagelo para buscar alimentos, secretar antibióticos e outras substancias na tentativa de destruir outros micróbios competidores.  As células também checam uma série de condições internas antes de decidir esporular tais como a integridade do DNA cromossomal.

Mesmo quando a maior parte da colonia decide por esporular, o material gerado pela lise da membranas das células que esporularam são aproveitados por outras células da colonia que, no caminho para esporular, entram no estado chamado de competência, que consiste em abrir poros na membrana para facilitar a entrada de DNA exógeno, que pode ser utilizado para reparo do DNA e eventualmente como fonte de informação genética que as ajudará a resistir ao momento. Há ainda um outro caminho mais radical  tomado por algumas células da colônia que consiste em secretar alguns fatores antibacterianos que faz com que células irmãs fiquem incapazes de esporular, causando inclusive a lise de sua membrana, em uma espécie de canibalismo. Interessante notar que, sobre a perspectiva de teoria de jogos, a estratégia de canibalismo seria predominante sobre a estratégia de entrar em competência, o que não é observado. Isto indica que possivelmente as células em competência são imunes ao canibalismo, mas não sabemos ainda se é este o caso.

Modelos teóricos/moleculares para este tipo de tomada de decisões normalmente consistem na integração de módulos gênicos formados principalmente por circuitos regulados por diversos fatores de transcrição e micro RNAs. Estes tipos de sistemas gênicos também desempenham um papel importante no desenvolvimento embrionário e de células cancerígenas, motivo pelo qual tem se dado muita atenção a este tipo de estudo.

Referencias:

[1] Schultz, D., Wolynes, P. G., Jacob, E. B., & Onuchic, J. N. (2009). Deciding fate in adverse times: sporulation and competence in Bacillus subtilis. PNAS.
[2] Lu, M., Jolly, M. K., Gomoto, R., Huang, B., Onuchic, J. N., & Ben-Jacob, E. (2013). Tristability in Cancer Associated miRNA-TF Chimera Toggle Switch. The Journal of Physical Chemistry B.
[3] Stavropoulos, T., Schultz, D., Onuchic, J. N., & Ben Jacob, E. (2012). Breaking the Code of Bacteria Decision Making. Biophysical Journal.
[4] Ben-Jacob, E., S Coffey, D., & Levine, H. (2012). Bacterial survival strategies suggest rethinking cancer cooperativity. Trends in microbiology.

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