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Roupa espacial para bactérias será útil no espaço e na Terra

Roupa espacial para bactérias será útil no espaço e na Terra
O traje espacial é "personalizado": ele se enrola ao redor da bactéria e se expande conforme a bactéria cresce ou se multiplica. [Imagem: Zhe Ji et al. - 10.1073/pnas.1808829115]

Traje espacial para bactérias

Assim como os trajes espaciais ajudam os astronautas a sobreviver em ambientes inóspitos, trajes espaciais para bactérias permitem que esses microrganismos sobrevivam em ambientes que os matariam se eles estivessem sem proteção.

Zhe Ji e seus colegas da Universidade da Califórnia em Berkeley desenvolveram as roupas de proteção para prolongar a vida útil das bactérias e fazê-las trabalhar por mais tempo na produção de biocombustíveis e vários outros produtos químicos.

O traje bacteriano consiste em um sistema poroso dotado de semicondutores absorvedores de luz para capturar dióxido de carbono (CO2) e usar as bactérias para converter o gás em produtos químicos que podem ser usados pela indústria ou, no futuro, em colônias espaciais.

O sistema imita a fotossíntese das plantas. Mas, enquanto as plantas capturam o dióxido de carbono e, com a energia da luz solar, convertem-no em carboidratos, o sistema híbrido captura CO2 e luz para produzir uma variedade de compostos de carbono, dependendo do tipo de bactéria.

Biorreatores químicos

As bactérias usadas no experimento são anaeróbicas, o que significa que elas estão adaptadas para viver em ambientes sem oxigênio. O traje espacial bacteriano - uma colcha de retalhos de um material conhecido como estrutura metal-orgânica, ou MOF - é impermeável ao oxigênio e às moléculas reativas de oxigênio, como o peróxido, que diminuem a vida útil das bactérias.

O sistema aproveita a capacidade de capturar a luz dos semicondutores para injetar elétrons para as bactérias anaeróbicas, que normalmente coletam elétrons do ambiente para viver. O objetivo é aumentar a captura de carbono pelas bactérias para produzir mais compostos de carbono úteis.

Assim, o sistema pode ser benéfico para a indústria e para o meio ambiente: Ele pode capturar dióxido de carbono emitido por usinas elétricas e transformá-lo em combustíveis, por exemplo. Ou pode fornecer uma maneira biológica de produzir produtos químicos necessários em ambientes artificiais, como naves espaciais e habitats em outros planetas.

"Nós estamos usando nosso bio-híbrido para fixar CO2 para produzir combustíveis, produtos farmacêuticos e químicos, e também para fazer a fixação de nitrogênio para produzir fertilizantes. Se Matt Damon [no filme Perdido em Marte] quiser cultivar batatas em Marte, ele precisa de fertilizantes," disse o professor Peidong Yang, cuja equipe vem fazendo progressos significativos no campo da fotossíntese artificial.

Roupa espacial para bactérias será útil no espaço e na Terra
A estrutura metal-orgânica funciona como um filtro para só deixar passar os gases que interessam à reação. [Imagem: Zhe Ji et al. - 10.1073/pnas.1808829115]

Commodities químicas

A equipe agora está trabalhando para melhorar a eficiência do sistema híbrido - captura de luz, transferência de elétrons e produção de compostos específicos - com vistas a combinar essas capacidades com novas rotas metabólicas nas bactérias para produzir moléculas cada vez mais complexas.

"Uma vez que você tenha capturado ou ativado o CO2 - e essa é a parte mais difícil - você pode usar muitas abordagens químicas e biológicas para transformá-lo em combustíveis, produtos farmacêuticos e commodities químicas," disse Yang.

De fato, as bactérias que fermentam o álcool na cerveja e no vinho, ou transformam o leite em queijo e iogurte, são todas anaeróbicas, e podem gostar das roupas espaciais.

Bibliografia:

Cytoprotective metal-organic frameworks for anaerobic bacteria
Zhe Ji, Hao Zhang, Hao Liu, Omar M. Yaghi, Peidong Yang
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1808829115




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