Técnica introduz molécula nos micro-organismos que faz com que gerem eletricidade
RIO – O mundo das bactérias está cheio de micro-organismos com talentos incomuns, inclusive a capacidade de produzir eletricidade. Na natureza, as bactérias ditas “eletrogênicas” geram correntes como parte de seu metabolismo, mas agora pesquisadores da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (UCSB), EUA, encontraram uma maneira de conferir esta capacidade a bactérias não-eletrogênicas, numa técnica que pode ter impactos na geração sustentável de energia e no tratamento de água e esgotos.
Imagem de microscópio mostra bactérias eletrogênicas colonizando um eletrodo onde a corrente gerada por elas é coletada
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– O conceito aqui é que se simplesmente fecharmos a tampa do tanque de tratamento de esgoto e dermos à bactéria um eletrodo, ela pode produzir eletricidade enquanto limpa a água – resume Zach Rengert, estudante de química da universidade americana e primeiro autor de artigo sobre a técnica, publicado nesta quinta-feira no periódico científico “Chem”. – E embora a quantidade de energia nunca vá ser suficiente para alimentar qualquer coisa grande, ela pode contrabalançar os custos de limpar a água.
A bactéria que inspirou o estudo, Shewanella oneidensis MR-1, vive em ambientes sem oxigênio e pode “respirar” minerais metálicos e eletrodos no lugar de ar via proteínas que produzem correntes na sua membrana celular. A maioria das bactérias, no entanto, não produz estas proteínas, e assim não podem gerar correntes elétricas naturalmente. Mas foi estudando estas proteínas condutoras que os cientistas imaginaram que tipo de aditivo biológico poderiam criar para que micro-organismos que não evoluíram para realizar estas reações passassem a fazê-las.
Assim, sob a liderança de Guillermo Bazan, professor da UCSB e autor sênior do estudo, os pesquisadores construíram uma molécula chamada DFSO+, que contém um átomo de ferro no seu núcleo. Para adicioná-la às bactérias, os cientistas diluíram uma pequena quantidade do pó com cor de ferrugem em água e mergulharam os micro-organismos na solução. Em poucos minutos, a molécula sintética encontrou uma caminho para a membrana das bactérias e começou a conduzir eletricidade por meio de seu núcleo de ferro, dando a elas uma nova maneira de trocar elétrons de dentro para fora da célula.
Como o formato da molécula DFSO+ reflete a estrutura das membranas celulares, ela pode rapidamente se incorporar a elas e lá permanecerem durante semanas. A abordagem, no entanto, necessitará de mais desenvolvimentos se for ser aplicada para a geração de energia a longo prazo, embora os pesquisadores acreditem que os resultados iniciais do experimento foram animadores. Segundo eles, esta estratégia para conferir novas capacidades às bactérias provavelmente será mais barata que alterar geneticamente os micro-organismos para fazerem isso.
– É uma estratégia totalmente diferente para geração de energia elétrica microbial – diz Nate Kirchhofer, coautor do estudo.
Os pesquisadores chamam a molécula DFSO+ de “prótese proteica” por ela ser um composto não proteico que faz o trabalho de uma proteína.
– É como um análogo de um membro prostético, em que você usa um membro plástico que não é na verdade feito do corpo de outra pessoa – compara Rengert.
Ainda de acordo com os pesquisadores, entender como as bactérias eletrogênicas consomem combustíveis orgânicos e usam seus processos metabólicos para gerar correntes elétricas pode levar ao desenvolvimento de tecnologias biológicas de geração mais eficientes.
– É útil ter uma molécula bem definida e bem compreendida que possamos investigar – diz Kirchhofer. – Sabemos como ela interage com as bactérias, então isso nos dá um controle eletroquímico muito preciso das bactérias. E embora esta molécula talvez não seja a melhor que vá existir, ela é a primeira geração de seu tipo de composto.