Produção de plásticos e cosméticos neutros para o clima utilizando bactérias
Projeto da UE visa fazer progressos no fabrico sustentável de produtos químicos
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Plásticos, medicamentos, cosméticos - são muito poucos os produtos do quotidiano que não dependem da utilização de recursos fósseis. Uma equipa de investigação europeia liderada pela Charité - Universitätsmedizin Berlin pretende agora revolucionar esta pedra angular da indústria química: no âmbito do projeto CarboNcare, os cientistas estão a desenvolver bactérias que podem produzir importantes materiais químicos de base a partir de metanol sustentável, substituindo assim os recursos fósseis. O projeto é financiado por uma subvenção Pathfinder de 3,1 milhões de euros do Conselho Europeu de Inovação (CEI), que apoia especificamente inovações revolucionárias com elevado potencial de mercado.
A indústria química continua a estar fortemente dependente de recursos finitos como o petróleo bruto, o gás natural e o carvão. Muitas abordagens alternativas baseiam-se no açúcar e na biomassa, mas o seu cultivo requer terras valiosas e compete com a produção alimentar. "O nosso objetivo é dissociar a produção química dos recursos fósseis e vegetais", afirma o Dr. Steffen Lindner-Mehlich, cientista do Instituto de Bioquímica da Charité e responsável pelo projeto CarboNcare, atualmente em curso. "O nosso objetivo é tornar a indústria química mais sustentável, sem pôr em causa a segurança alimentar. Para o conseguir, estamos a utilizar todos os truques da biotecnologia".
O objetivo dos investigadores é permitir uma economia circular de CO2: por outras palavras, utilizar o dióxido de carbono libertado para a atmosfera - por exemplo, quando um produto de plástico é incinerado no fim do seu ciclo de vida - como material de base para produzir esse mesmo produto. Num cenário ideal, isto criaria um ciclo de carbono fechado sem quaisquer emissões adicionais. O primeiro passo neste sentido já está ao nosso alcance atualmente: O metanol - um material de base fundamental na indústria química - já pode ser produzido a partir de CO₂ capturado da atmosfera.
As fábricas bacterianas destinam-se a produzir lactato, succinato e butanodiol
Os cientistas do projeto CarboNcare concentram-se agora na segunda etapa, ou seja, na conversão do metanol em intermediários importantes, como o lactato, o succinato e o 2,3-butanodiol. A indústria aproveita estes produtos intermédios para produzir medicamentos (por exemplo, revestimentos de comprimidos), alimentos (por exemplo, conservantes e intensificadores de sabor), bioplásticos, cosméticos (por exemplo, batons, cremes) e borracha para a produção de pneus. O projeto visa a engenharia de bactérias para realizar esta conversão de metanol - criando efetivamente pequenas fábricas biológicas. "Estamos a reprogramar geneticamente as duas estirpes de bactérias que já trabalham na área industrial - Escherichia coli e Pseudomonas putida - de forma a que se "alimentem" de metanol e excretem lactato, succinato ou butanodiol", explica Steffen Lindner-Mehlich.
No entanto, é mais fácil falar do que fazer, uma vez que a energia que as bactérias obtêm da alimentação seria normalmente utilizada para apoiar o seu próprio crescimento, em vez de produzir produtos químicos. "É por isso que associamos o crescimento bacteriano diretamente à produção dos produtos químicos desejados", acrescenta o chefe do projeto. "Desta forma, se as bactérias querem crescer, precisam de produzir a molécula alvo ao mesmo tempo. Esta abordagem não só aumenta o rendimento, como também torna o processo mais robusto e previsível, o que é um fator decisivo para a utilização industrial."
Otimização para uso industrial
A fim de reconfigurar de forma abrangente as vias metabólicas das bactérias, a equipa do projeto planeia simular inicialmente os processos bioquímicos num computador antes de efetuar as modificações necessárias nos organismos bacterianos. "Para além da biologia molecular, temos também em mente a escalabilidade industrial", sublinha Steffen Lindner-Mehlich. O processo de fermentação será, portanto, concebido de forma a poder funcionar de forma fiável a uma escala industrial mais tarde, e será também analisado no que diz respeito à sua pegada ambiental e viabilidade económica. A experiência interdisciplinar necessária para alcançar este objetivo reúne oito parceiros europeus da ciência e da indústria no âmbito do projeto CarboNcare.
"Queremos desenvolver uma alternativa seriamente viável e sustentável aos métodos de produção estabelecidos na indústria química", sublinha Steffen Lindner-Mehlich. "Para que, no futuro, os plásticos, os cosméticos e outros produtos do quotidiano possam ser fabricados de forma neutra para o clima." A procura de produtos químicos de base mostra quão grande pode ser o potencial desta abordagem: só o mercado global de lactato totalizou cerca de 2,9 mil milhões de euros em 2021 e continua a crescer.
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