Meio ambiente

Como alimentar o mundo e ainda produzir biocombustíveis

Turbinando as plantas

Um organismo fotossintetizante utiliza a luz solar e o dióxido de carbono para produzir açúcares que alimentam o organismo, liberando oxigênio para a atmosfera.

Mas a fotossíntese é um processo relativamente ineficaz, geralmente capturando apenas cerca de 5% da energia disponível, dependendo de como a eficiência é medida.

No entanto, algumas espécies de plantas, algas e bactérias evoluíram para se tornar mais eficientes, otimizando mecanismos que reduzem as perdas de energia ou melhorando a disponibilização do dióxido de carbono para as células durante a fotossíntese.

Existem inúmeros projetos de pesquisas tentando dar uma mãozinha à evolução, desenvolvendo técnicas para otimizar ainda mais a fotossíntese - sem contar as tentativas reproduzi-la sinteticamente por meio da fotossíntese artificial.

Três dessas equipes acabam de ganhar a confiança - e o dinheiro - da Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF) e do Conselho de Pesquisas em Ciências Biológicas e Biotecnológicas do Reino Unido (BBSRC) para prosseguirem em suas abordagens para aumentar a eficiência da fotossíntese.

O objetivo de longo prazo é desenvolver métodos para aumentar a produtividade de culturas importantes, plantadas para a produção de alimentos e biocombustíveis sustentáveis.

Fotossíntese plug-and-play

Como alimentar o mundo e ainda produzir biocombustíveis
Diagrama do conceito da fotossíntese plug-and-play. [Imagem: Zina Deretsky/NSF]

Alguns micróbios unicelulares captam a energia solar e a convertem em combustível para sua autorreplicação.

O conceito de fotossíntese plug-and-play (conectar e funcionar, em tradução livre) visa distribuir a captura e a conversão de energia para dois ambientes diferentes, de modo que cada ambiente possa ser otimizado para máxima eficiência em seu respectivo papel.

O objetivo da equipe da Dra. Anne Jones, da Universidade Estadual do Arizona, é captar a energia não utilizada, que é dissipada, usando para isso uma célula fotossintética, que transferirá a energia gerada para uma segunda célula para a produção de combustível.

Para fazer essa transferência de energia, a equipe pretende dar um novo uso aos nanofios bacterianos, pequenos fios condutores de eletricidade encontrados em algumas bactérias, com funções que não são ainda completamente compreendidas.

Esses fios serão manipulados por bioengenharia para formar uma ponte elétrica entre as células solares e as células produtoras de combustível - os fios vão conduzir a energia de uma para a outra.

MAGIC - Abordagem Multi-Nível para Geração de Dióxido de Carbono

Como alimentar o mundo e ainda produzir biocombustíveis
O projeto Magic está criando uma bomba de dióxido de carbono alimentada por luz. [Imagem: John H. Golbeck/Universidade da Pensilvânia]

O objetivo é projetar uma bomba de dióxido de carbono alimentada por luz que irá aumentar a disponibilidade de dióxido de carbono para a enzima que promove a fotossíntese e, assim, aumentar a eficiência fotossintética.

Através da engenharia genética, a equipe já reprojetou uma proteína sensível à luz, chamada halorodopsina, encontrada em um micróbio unicelular chamado Natronomonas pharaonis, que ajuda o micróbio a manter o equilíbrio químico correto bombeando cloreto.

A forma geneticamente modificada da proteína, em vez de bombear cloreto, bombeia dióxido de carbono, que está presente como bicarbonato nas células.

Para avaliar a eficácia da sua bomba alimentada por luz, a equipe implantou-a em uma vesícula artificial. Essa vesícula contém um corante cujo brilho é proporcional aos níveis de dióxido de carbono no interior da vesícula.

A equipe pretende usar o novo financiamento para incorporar a bomba em células de plantas para determinar se o aumento na disponibilidade de dióxido de carbono irá aumentar o crescimento das plantas.

O projeto MAGIC (Multi-Level Approaches for Generating Carbon Dioxide) é coordenado pelo professor John Golbeck, da Universidade do Estado da Pensilvânia.

CAPP - Combinando Algas e Fotossíntese Vegetal

Como alimentar o mundo e ainda produzir biocombustíveis
O projeto CAPP quer transplantar componentes das algas para as plantas. [Imagem: Moritz Meyer/Howard Griffiths]

A Chlamydomonas, uma alga unicelular, tem seu próprio pirenoide, uma estrutura esférica que ajuda a alga a assimilar carbono para melhorar sua eficiência fotossintética.

O objetivo da equipe é transplantar o pirenoide e seus componentes associados da alga para plantas superiores, com a esperança de melhorar a eficiência fotossintética dessas plantas e, assim, sua produtividade.

Até agora, a equipe identificou novos componentes do pirenoide e fez progressos no desenvolvimento de um sensor à base de proteínas que será usado para comparar os níveis de bicarbonato em vários compartimentos celulares nas algas.

Esse sensor será usado para ajudar a explicar o mecanismo de concentração de carbono da alga e ajudar a avaliar a eficácia do pirenoide depois de ele ter sido transplantado para as plantas.

O projeto CAPP (Combining Algal and Plant Photosynthesis) é coordenado pelo professor Martin Jonikas, da Universidade de Stanford.





Outras notícias sobre:

Mais Temas


 Receba nossas notícias
em seu e-mail 


Siga o Site Inovação Tecnológica no Twitter

Notícias relacionadas

Resíduo de chá vira substituto do couro animal

Seda conserva frutas frescas sem refrigeração

Primeiro painel biossolar usa bactérias para gerar energia

Menor termômetro do mundo mede febre de célula

Fertilizantes criados com luz

Descoberta nova anomalia da água


Mais lidas na semana

Matemática resolve incertezas do tempo

Resíduo de chá vira substituto do couro animal

Astrônomos detectam elemento precioso no espaço

Seda conserva frutas frescas sem refrigeração

Célula solar bate recorde previsto para 2050

IBM apresenta memória com três bits por célula

Descoberta estrela com "motor interno" diferente do Sol

Célula solar híbrida bate recorde com 25,5% de eficiência