Produção de biodiesel por bactérias

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Imagine uma planta√ß√£o enorme de soja no interior do Mato Grosso e uma instala√ß√£o para a extra√ß√£o do √≥leo de soja, que √© composto por v√°rios √°cidos graxos. Agora imagine no interior de S√£o Paulo, uma grande usina de etanol cercada por dezenas de quil√īmetros por cana-de-a√ß√ļcar. Imagine o etanol e √≥leo de soja sendo transportados at√© uma usina de biodiesel para, utilizando um catalisador (normalmente hidr√≥xido de s√≥dio), serem esterificados em um √©ster (biodiesel) e em glicerina. Muito trabalho e muito recurso para produzir um biocombust√≠vel n√£o acham?

Recentemente, um trabalho muito interessante foi publicado pelo Jbei Instute demonstrando a possibilidade de se utilizar uma bact√©ria para produzir biodiesel em apenas uma etapa, e ainda por cima, utilizando res√≠duos agroindustriais, como por exemplo, o baga√ßo de cana-de-a√ß√ļcar. Essa bact√©ria modificada geneticamente √© capaz de produzir √°cidos graxos e etanol e enzimaticamente realizar a esterifica√ß√£o desses produtos em biodiesel. Bacana n√£o √©? Os detalhes da pesquisa ser√£o descritos a seguir.

√Ācidos graxos t√™m sido utilizados h√° s√©culos para a produ√ß√£o de combust√≠veis e produtos qu√≠micos, incluindo o biodiesel, surfactantes, solventes e lubrificantes. Por√©m a demanda crescente e a produ√ß√£o limitada de √≥leos vegetais t√™m causado questionamentos sobre o aumento dos pre√ßos dos alimentos, sobre a pr√°tica de utiliza√ß√£o dos solos e os aspectos socioambientais relacionados com a sua produ√ß√£o. Uma alternativa √© a produ√ß√£o desses derivados de √°cidos graxos via convers√£o biol√≥gica utilizando microrganismos como levedura e bact√©rias. Dentro desses produtos, os etil-√©steres de √°cidos graxos (o famoso biodiesel) t√™m despertado muito interesse. S√≥ para ilustrar, a demanda mundial de diesel vem crescendo tr√™s vezes mais que a de gasolina.

√Ācidos graxos s√£o produzidos naturalmente por microrganismos, eles comp√Ķem, entre outras coisas, a membrana celular. Por√©m, Jay Keasling e seu grupo constru√≠ram uma E. coli geneticamente modificada capaz de produzir √°cidos graxos livres (atrav√©s da express√£o de uma tioesterase citoplasm√°tica e da dele√ß√£o de genes respons√°veis pela degrada√ß√£o de √°cidos graxos) e etanol (expressando os genes de Zymomonas mobilis). Al√©m disso, foi clonada uma enzima (Acr1) capaz de realizar a transesterifica√ß√£o em bioedisel, sendo que que a glicerina produzida √© reabsorvida pela bact√©ria para a produ√ß√£o de mais biodiesel.

O tamanho e a saturação do ácido graxo influenciam diretamente nas propriedades químicas do biodiesel, como temperatura de fusão. Alguns trabalhos têm demonstrado que,
atrav√©s da express√£o de tioesterases de plantas, √© poss√≠vel produzir √°cidos graxos sob medida para diferentes aplica√ß√Ķes. Essa ferramenta gen√©tica possibilita a produ√ß√£o de biodiesel com composi√ß√Ķes definidas, dessa maneira, com performance e caracter√≠sticas desenvolvidas sob medida.

Por fim, essas bact√©rias foram modificadas para utilizar mat√©rias-primas de baixo custo, como a hemicelulose presente no baga√ßo de cana-de-a√ß√ļcar. √Č uma pesquisa pioneira que mostra bem o tipo de engenharia sist√™mica de metabolismo microbiano que vem sido feita. Atrav√©s de v√°rias modifica√ß√Ķes gen√©ticas foi poss√≠vel aumentar a produ√ß√£o de 40 mg/l para quase 700 mg/l de biodiesel. Resultado este ainda baixo para se cogitar uma aplica√ß√£o a curto-prazo, mas, sem sombra de d√ļvida, as perspectivas s√£o muito animadoras.

Steen EJ, Kang Y, Bokinsky G, Hu Z, Schirmer A, McClure A, Del Cardayre SB, & Keasling JD (2010). Microbial production of fatty-acid-derived fuels and chemicals from plant biomass. Nature, 463 (7280), 559-62 PMID: 20111002