Bactérias projetadas para fazer produtos químicos essenciais oferecem uma fonte renovável de borracha sintética
Micróbios são projetados para converter açúcar em um produto químico encontrado em pneus.
A futura pegada ambiental da indústria de pneus poderia ser substancialmente reduzida graças a uma nova maneira ecologicamente correta encontrada por quatro pesquisadores da RIKEN que aproveita bactérias para fazer um produto químico usado na borracha sintética.
A cada ano, fábricas em todo o mundo produzem mais de 12 milhões de toneladas métricas do produto químico orgânico 1,3-butadieno, que é usado em pneus, adesivos, selantes e outros produtos de plástico e borracha. Eles o produzem por um processo de uso intensivo de energia que depende do petróleo, o que contribui para as mudanças climáticas.
Os cientistas tentaram por muitos anos criar 1,3-butadieno a partir de materiais iniciais mais ecológicos, usando micróbios especialmente projetados. Mas ninguém havia conseguido transformar um açúcar simples como a glicose em um produto químico em uma única etapa.
Agora, ao desenvolver bactérias para converter glicose em 1,3-butadieno, Yutaro Mori e seus três colegas de trabalho, todos no Centro RIKEN para Ciência de Recursos Sustentáveis, desenvolveram uma abordagem sustentável para a produção de borracha e plástico.
“Construímos uma nova via metabólica artificial e produzimos 1,3-butadieno diretamente de uma fonte renovável – a glicose”, diz Mori.
A equipe RIKEN alcançou esse objetivo há muito almejado, concentrando-se em duas partes do processo de biofabricação. Eles primeiro desenvolveram uma enzima bacteriana que poderia converter um composto biológico que pode ser desenvolvido a partir da glicose em 1,3-butadieno (Figura 1). Os pesquisadores então modificaram uma cepa da bactéria Escherichia coli para usar essa enzima e produzir o produto químico. Como o 1,3-butadieno é um gás à temperatura ambiente, ele pode ser facilmente capturado à medida que as bactérias continuam a se dividir e crescer.
A técnica ainda tem um pequeno caminho a percorrer antes de estar pronta para o horário nobre industrial. A equipe RIKEN conseguiu sintetizar apenas cerca de 2 gramas de 1,3-butadieno por litro de bebida microbiana. Quantidades muito maiores serão necessárias para que o método seja competitivo em termos de custos com a produção à base de petróleo.
Mas com alguma engenharia e otimização adicionais, Mori acredita que sua equipe chegará lá. Eles agora estão aprimorando ainda mais as vias metabólicas da bactéria e aumentando a eficiência da enzima. Em colaboração com as empresas Yokohama Rubber e Zeon Corporation, a equipe RIKEN também está ampliando o protocolo para trabalhar com grandes volumes de micróbios.
Os pesquisadores também estão explorando maneiras de aproveitar o poder dos micróbios para produzir outros produtos químicos a partir de recursos renováveis. “Depois de fazer pesquisas adicionais em engenharia enzimática e engenharia metabólica, espero que possamos dar uma contribuição substancial para a realização de uma sociedade de baixo carbono e uma bioeconomia sustentável em um futuro não muito distante”, disse Mori.
Referência: “Biossíntese direta de 1,3-butadieno em Escherichia coli via um mutante de descarboxilase de ácido ferúlico adaptado ” por Yutaro Mori, Shuhei Noda, Tomokazu Shirai e Akihiko Kondo, 13 de abril de 2021, Nature Communications.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22504-6
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