Bactérias transformam resíduos de esgoto em energia limpa de hidrogênio
Um novo estudo mostrou que as bactérias fototróficas púrpuras que podem armazenar energia da luz quando alimentadas com uma corrente elétrica podem recuperar cerca de 100% do carbono de qualquer tipo de resíduo orgânico e gerar gás hidrogênio para a produção de eletricidade.
Compostos orgânicos em esgoto doméstico e efluentes industriais são uma rica fonte potencial de energia, bioplásticos e até mesmo proteínas para alimentação animal. Porém, sem um método eficiente de extração, as plantas de tratamento os descartam como contaminantes. As bactérias roxas, no entanto, são uma solução ecologicamente correta e econômica.
O co-autor da pesquisa, Daniel Puyol da Universidade King Juan Carlos, na Espanha, teceu os seguintes comentários:
“Um dos problemas mais importantes das atuais estações de tratamento de águas residuais são as altas emissões de carbono.”
“Nosso processo de biorrefinaria à base de luz poderia fornecer um meio de colher energia verde a partir de águas residuais, com zero pegada de carbono.”
“As bactérias fototróficas roxas pertencem ao maior e mais diverso grupo de bactérias.”
“Todos eles são fotossintéticos, mas ao contrário de plantas e algas, eles usam a luz infravermelha como fonte de energia para seu metabolismo. Isso dá a eles uma cor marrom a vermelha, incluindo roxo.”
“A principal característica desses organismos fascinantes é seu metabolismo versátil. Eles podem realizar uma série de reações metabólicas, tornando-os uma espécie de canivete suíço metabólico. Por essa razão, esses organismos são onipresentes por natureza. No entanto, seu ambiente preferido é em corpos de água, principalmente lagos. Eles também são freqüentemente encontrados em estações de tratamento de águas residuais, o que nos dá uma pista sobre suas aplicações.”
As bactérias podem usar moléculas orgânicas e gás nitrogênio, em vez de CO2 e H2O para fornecer carbono, elétrons e nitrogênio para a fotossíntese. Isso significa que elas crescem mais rápido que as bactérias e algas fototróficas alternativas e podem gerar gás hidrogênio, proteínas ou um tipo de poliéster biodegradável como subproduto do metabolismo.
Neste estudo, publicado em Frontiers in Energy Research , o grupo analisou as condições ótimas para maximizar a produção de hidrogênio por uma mistura de espécies de bactérias fototróficas púrpuras. Eles também testaram o efeito de uma corrente negativa – isto é, elétrons fornecidos por eletrodos de metal no meio de crescimento – no comportamento metabólico das bactérias.
Sua primeira descoberta importante foi que a mistura de nutrientes que alimentava a maior taxa de produção de hidrogênio também minimizava a produção de CO2.
“Isso demonstra que as bactérias púrpuras podem ser usadas para recuperar biocombustível valioso de orgânicos normalmente encontrados em águas residuais – ácido málico e glutamato de sódio – com uma pegada de baixo carbono”, diz o co-autor Professor Abraham Esteve-Núñez.
Impressionante
Ainda mais impressionantes foram os resultados usando eletrodos, que demonstraram pela primeira vez que as bactérias roxas são capazes de usar elétrons de um eletrodo negativo ou “cátodo” para capturar CO2 através da fotossíntese.
“As gravações do nosso sistema bioeletroquímico mostraram uma interação clara entre as bactérias púrpura e os eletrodos: a polarização negativa do eletrodo causou um consumo detectável de elétrons, associado a uma redução na produção de dióxido de carbono.
“Isso indica que as bactérias roxas estavam usando elétrons do catodo para capturar mais carbono de compostos orgânicos via fotossíntese, então menos é liberado como CO2”.
Segundo os autores, este foi o primeiro uso relatado de culturas mistas de bactérias púrpuras em um sistema bioeletroquímico e a primeira demonstração de qualquer metabolismo fototrófico que muda devido à interação com um cátodo.
Pode ser útil
Capturar o excesso de CO2 produzido por bactérias púrpuras pode ser útil não apenas para reduzir as emissões de carbono, mas também para refinar o biogás a partir de resíduos orgânicos para uso como combustível.
“Recentemente, obtivemos financiamento para perseguir esse objetivo com mais pesquisas e trabalharemos para os próximos anos. Fique ligado para mais ajustes metabólicos ”, completa Puyol.
Com informações: GNN / Research Gate / Frontiers in Energy Research / Science Daily