Adeus, lítio? Baterias feitas de bactérias podem ser o futuro

Uma tecnologia atualmente em desenvolvimento por pesquisadores da Holanda pode, no futuro, trocar as baterias voláteis, perigosas e extremamente caras por opções de baixo custo, mais seguras e ainda amigáveis ao meio-ambiente. A solução encontrada por eles é das mais inusitadas: trocar o lítio por bactérias que ajudam no armazenamento de energia.

As “baterias bioeletroquímicas”, como são chamadas, são compostas por duas partes extremamente importantes. De um lado, um módulo de Síntese Elétrica Microbial (MES) absorve elétrons e, com eles, gera acetato – um sal metálico capaz de armazenar eletricidade. Do outro, uma célula de combustível microbial processa o acetato com a ajuda de processos de redução e oxidação, o que libera a energia novamente para ser usada.

Todo esse processo, é claro, pode ser repetido várias vezes, permitindo o armazenamento e a liberação de cargas de energia como em uma bateria comum.
Perfeito para a energia solar

Muitos, a esse ponto, devem estar se perguntando se uma tecnologia dessas realmente funciona. Os testes feitos pela equipe, até o momento, trouxeram resultados promissores: após ser alimentada por energia durante um período de 16 horas, a bateria gerou energia por um total de 8 horas.

Eu sei, pode não parecer uma eficiência das maiores para, por exemplo, nossos celulares, mas isso se encaixa com perfeição nas expectativas iniciais da pesquisa em utilizar sua bateria bioeletroquímica em conjunto de painéis solares.
Tecnologia ainda distante

Apesar de ser uma tecnologia promissora, ainda há um longo caminho a ser percorrido antes que essa bateria de bactérias possa mesmo ter uso no mercado atual. Para começar, esses componentes possuem menos da metade da eficiência das versões de ion-lítio – apenas 30 a 40% de eficiência de ciclo, contra mais de 80% nas melhores baterias disponíveis.

Obviamente, como estamos falando de um material orgânico, essas baterias também pedem um maior cuidado de seus donos. Do contrário, as bactérias vão simplesmente morrer e fazer com que a bateria em si pare de funcionar.

Uma vez que colônias de bactérias se renovam sozinhas, baterias bioeletroquímicas têm potencial para durar um número de ciclos muito maior do que o das baterias convencionais

Como se não fosse suficiente, os pesquisadores conseguiram fazer com que sua tecnologia sobrevivesse a apenas 15 ciclos de carga – um número ridiculamente pequeno, em comparação ao que temos hoje. Isso, contudo, deve mudar com o tempo: uma vez que as colônias de bactérias se renovam sozinhas, elas têm potencial para durar um número de ciclos absurdamente maior.

Da mesma forma, a expectativa é que essas baterias bioeletroquímicas eventualmente sejam tão eficientes quanto as baterias convencionais de hoje, mas que podem ser fabricadas com custos menores e, acima de tudo, que peçam produtos químicos menos voláteis. Resta esperar para ver se, dentro de alguns anos, essa tecnologia vai ser capaz de sair do papel.

Pela primeira vez, cientistas 'editam' DNA de embrião humano Pesquisadores chineses tentaram modificar gene que levaria a doença. Publicação dos resultados levantou discussões éticas.

Em um experimento sem precedentes, cientistas chineses relataram ter modificado o genoma de um embrião humano. Os resultados da experiência, publicados no dia 18 de abril na revista "Protein & Cell", levaram os cientistas a iniciarem um debate ético e motivaram a publicação de um artigo sobre o tema na prestigiosa revista "Nature" nesta quarta-feira (22).

Com a pesquisa, os cientistas da Universidade Sun Yat-sen, na cidade de Guangzhou, na China, tentaram modificar o gene relacionado à talassemia beta, doença que leva à anemia devido à malformação das hemácias (glóbulos vermelhos). Para isso, usaram uma técnica de edição de DNA chamada CRISPR/Cas9.

Este foi o primeiro registro do uso dessa técnica em embriões humanos. Os autores do estudo dizem que os resultados mostraram que ainda não é possível utilizar o método para fins médicos porque a técnica ainda está "muito imatura".

Conflito ético

A comunidade científica levantou a questão de que a possibilidade de manipular genes antes de o bebê nascer para evitar doenças genéticas pode levar a um uso antiético da técnica. Para especialistas, não é possível saber quais consequências essas modificações terão quando forem transmitidas para as gerações futuras.
Atualmente, o que a medicina já permite é seleção genética de embriões. Essa técnica prevê uma análise dos cromossomos dos embriões para verificar se possuem alguma alteração. Anomalias cromossômicas podem determinar síndromes como a de Down ou a de Turner, por exemplo. Com base nos resultados dessa análise, é possível selecionar aqueles embriões livres desse tipo de falha para implantá-los na fertilização in vitro.

Os cientistas chineses amenizaram os conflitos éticos ao assegurarem que os embriões utilizados no experimento não seriam viáveis para o implante, ou seja, não poderiam resultar em uma gestação e no nascimento de um bebê. Eles foram obtidos em clínicas de fertilização locais.

De qualquer forma, os resultados mostram que a técnica está longe de ter uma aplicação bem-sucedida. Os autores do estudo relataram que a técnica só funcionou em uma pequena parcela dos embriões que receberam o procedimento. "Se quisermos fazer em embriões normais, teríamos que ter quase 100. É por isso que paramos. Achamos que ainda está muito imaturo", afirmou o cientista Junjiu Huang, um dos autores, à revista "Nature".

Além disso, outras mutações não previstas também foram identificadas, o que sugere que a "edição" age em outras partes do gene.

Em resposta à publicação da pesquisa, a Sociedade Internacional para Pesquisas de Células-tronco pediu a suspensão das tentivas de modificações do genoma de embriões humanos até que se concluam análises científicas mais conclusivas sobre os riscos potenciais e que se realizem debates com a sociedade para discutir a questão ética.

Seleção genética já é feita

A estratégia pode ser usada por casais que já têm um filho com uma síndrome genética e buscam diminuir os riscos de que o próximo filho tenha o mesmo problema. Também pode ser usada para que o bebê tenha compatibilidade com um irmão mais velho que tenha alguma doença que necessite de transplante de medula óssea, por exemplo.

Disponível em < http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2015/04/pela-primeira-vez-cientistas-editam-dna-de-embriao-humano.html>

ITA desenvolve tecnologias que melhoram a qualidade de vida de pacientes

Instituto vai criar laboratório para catalisar iniciativas que utilizam recursos da engenharia para a medicina

Cadeira de rodas que permite subir escadas, luvas que interpretam linguagem de Libras, tecnologias de tráfego aéreo usadas para ajustar ao corpo fixadores externos controlados automaticamente. Essas inovações são alguns dos projetos recentemente criados por alunos e professores do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Com potencial para desenvolver soluções que resultem em qualidade de vida para pessoas em tratamento de saúde, o ITA decidiu apoiar a criação de um laboratório de bioengenharia.

Ainda em gestação, o espaço deve catalisar as iniciativas de alunos e professores que utilizam os recursos da engenharia para a área médica.

“Na bioengenharia, o aluno consegue ver um resultado social muito prático. Essa geração tem muita vontade de fazer diferença no mundo”, afirma o reitor do ITA, Anderson Correia. O espaço deve aproximar engenheiros e médicos com o objetivo de encontrar soluções úteis e de baixo custo.

Antes de o laboratório se concretizar, porém, as pesquisas já estão acontecendo. Duas das criações devem resultar em novas patentes para o Brasil: a criação de um material que tem menor rejeição do organismo e o desenvolvimento de um detector de corpo retido.

Capitaneado pela doutoranda em física Elisa Cazalini e pelo seu orientador, professor Marcos Massi, a tecnologia de aplicações de processos a plasma, já utilizada em vários segmentos da medicina, é o caminho encontrado pela estudante para reduzir as chances de infecção em pacientes que precisam implantar telas de polipropileno para reforçar a parede abdominal em cirurgias de hérnia, por exemplo.

A novidade é a aplicação do plasma nesse material, modificando a sua superfície para que tenha maior compatibilidade com o organismo, utilizando materiais como prata ou carbono. A prata impede a propagação de agentes infecciosos, como fungos e bactérias. Já o carbono é conhecido por ser biocompatível, facilitando o crescimento das células sobre a tela implantada no período pós-cirúrgico.

De acordo com a pesquisadora, há telas com polímeros diferentes. Algumas, cujo custo pode chegar a R$ 2 mil, usam polímeros absorvíveis pelo corpo. No entanto, o material mais comum usado, principalmente na rede pública de saúde, é mais simples. “Ao ser implantado no organismo humano, pode haver reação inflamatória, pois se trata de um corpo estranho. Há risco de rejeição e infecção se tiver algum foco no momento da cirurgia”, explica.

É recorrente o fato de ter de retirar a tela e recolocar outra nova. Tem complicações, especialmente em pacientes com baixa imunidade, como diabéticos e idosos.

Uma coincidência pessoal reforçou a convicção de Elisa na busca pelos resultados. Logo depois de defender o mestrado onde explicava a técnica, a sua tia, que tinha menos de 50 anos, faleceu. A morte foi consequência de uma infecção pós-cirúrgica causada por uma tela usada para levantar a bexiga.

“Na época, eu pensei: se esse produto já estivesse pronto, talvez essa situação não tivesse ocorrido”, relata a pesquisadora, que, para chegar a dosagens e exposições ideais, passou semanas em uma rotina que ia das 7h às 19h testando telas no reator. Cada teste requer pelo menos uma hora de preparação do equipamento.

Medicina

Como detectar instrumentos ou insumos cirúrgicos esquecidos dentro de um paciente? Quem apresentou o problema ao professor Osamu Saotome, engenheiro eletrônico do ITA, foi o Major-Brigadeiro José Elias Matieli, que é coorientador de Elisa. O militar, que é cirurgião e tem no currículo a administração de um hospital da FAB e atuou como diretor de saúde da Aeronáutica, conhece bem os problemas da saúde pública. “Durante 20 anos, todos os sábados eu estava no plantão no hospital do Rio de Janeiro e já vi de tudo”, relata o médico.

Nascido no Japão e naturalizado brasileiro, Osamu tem larga experiência na área de eletrônica. Na área de sensores, já desenvolveu produtos que detectam automaticamente o número de eixos de caminhões em pedágios e produtos metálicos em alimentos industrializados.

Osamu buscou em sensores usados no espaço, para fazer pequenas correções de rota em satélites, a sensibilidade necessária para o "detector de objetos retidos", como foi batizado inicialmente o protótipo. “Muitos trabalhos desenvolvidos para o espaço acabam servindo para problemas terrestres”, explica. A ação do produto é basicamente percorrer a área da cirurgia antes de fechar a incisão. O procedimento reduziria significativamente problemas legais e éticos para profissionais e instituições de saúde. Pelo menos três empresas já procuraram a equipe interessadas em produzir comercialmente o equipamento.

Fonte: Portal Brasil, com informações da Força Aérea Brasileira

Disponível em <http://www.brasil.gov.br/ciencia-e-tecnologia/2016/04/ita-desenvolve-tecnologias-que-melhoram-a-qualidade-de-vida-de-pacientes>

Aterro sanitário no Ceará começa a produzir Biogás gerado pelo lixo

O gás terá uso industrial. Em seguida, chegará nas casas, nos táxis e talvez em ônibus e caminhões de coleta.

Com características semelhantes ao gás natural, o biometano vai começar a ser produzido no Ceará a partir do Aterro Sanitário Municipal Oeste de Caucaia (Asmoc), localizado na Região Metropolitana de Fortaleza. O projeto, batizado de Gás Natural Renovável Fortaleza (GNR Fortaleza), é uma parceria do governo do estado e da prefeitura de Fortaleza com empresas privadas.

A primeira etapa da usina foi inaugurada em 11 de abril, com a ligação do sistema que trata os gases oriundos do lixo. O diretor da Ecometano, uma das empresas participantes do projeto, Márcio Schittini, explica que estão instalados nessa primeira fase cerca de 150 drenos verticais e horizontais nas áreas do aterro para a captação dos gases (serão 200 ao todo), que serão direcionados a uma unidade de tratamento dos gases onde ocorrerá a produção do biometano.

Segundo ele, a GNR Fortaleza vai começar produzindo 70 mil metros cúbicos (m³) de biometano por dia, podendo chegar até 150 mil m³/dia, fazendo do aterro o segundo maior produtor do biogás no Brasil (o primeiro é Jardim Gramacho, no Rio de Janeiro, que tem capacidade instalada para produzir 240 mil m³ do biogás por dia).

“Num primeiro momento, o gás terá uso industrial. Em seguida, chegará nas casas, nos táxis e, se almejarmos algo mais positivo, esse gás pode substituir o diesel usado nas frotas de ônibus e de caminhões de coleta.” A usina deve ficar pronta até o fim de 2017 e a primeira fase tem investimento de R$ 100 milhões.

Os exemplos descritos por Schittini serão alcançados a partir da segunda etapa do projeto, que inclui a construção de gasodutos que vão distribuir o biometano. Essa parte está sob responsabilidade do Governo por meio da Companhia de Gás do Ceará (Cegás), que explora o gás canalizado no estado.

Segundo o presidente da companhia, Antônio Cambraia, o biometano já tem como primeiro cliente uma indústria de cerâmica, que deverá consumir toda a produção inicial (70 m³/dia). Ele informa que será aberta neste mês licitação para a obra, com prazo de conclusão em 18 meses e investimento estimado em R$ 22 milhões. “No futuro, esse gasoduto vai se inserir na rede de gás da companhia e todos os segmentos poderão utilizar o gás produzido no aterro.”

Embora o biometano não esteja sendo aproveitado como produto nesta primeira fase, o diretor de serviços ambientais da Marquise, outra empresa parceira, Hugo Nery, ressalta que o processo inaugurado hoje já provoca um impacto positivo.

“O gás captado aqui ainda não está sendo aproveitado da forma como é previsto no projeto, mas já não está poluindo o ambiente da forma original porque o estamos transformando em CO2, que é 25 vezes menos poluente que o metano.”

Márcio Schittini destaca que a produção de biometano vai além da vida útil do aterro sanitário. “O biogás continua sendo produzido por muitos anos depois que o aterro acaba. O projeto tem uma vida útil, mas o planejamos para durar, pelo menos, 30 anos.”

O Asmoc recebe mais de 5 mil toneladas por dia de resíduos sólidos oriundos de Fortaleza e Caucaia. A área do aterro está em expansão e, após a conclusão do processo, deverá ter vida útil de 17 anos e seis meses.

Disponível em <http://www.lorenzojunqueira.com.br/2016/04/aterro-sanitario-no-ceara-comeca-a-produzir-biogas.html?m=1>

Fotossíntese reversa pode fazer revolução verde na indústria

19/04/2016 - 09:50

Pesquisadores da Universidade de Copenhague, na Dinamarca, descobriram um processo natural que eles batizaram de fotossíntese reversa.

A luz solar é coletada pela clorofila, a mesma molécula utilizada pela fotossíntese. Contudo, em vez de montar novos compostos para a planta, a energia dos raios solares quebra a biomassa em seus elementos constituintes.

Isto tem inúmeras aplicações, sobretudo na substituição de derivados do petróleo, na produção de biocombustíveis e de bioplásticos, por exemplo.

"Isto estava bem debaixo dos nossos narizes o tempo todo, e ainda assim ninguém nunca percebeu: a fotossíntese, por meio do Sol, não apenas permite que as coisas cresçam; os mesmos princípios podem ser aplicados para quebrar a matéria vegetal, permitindo a liberação de substâncias químicas.

"Em outras palavras, a luz solar direta alimenta processos químicos. A imensa energia na luz solar pode ser usada para que os processos sejam realizados sem entradas adicionais de energia," explicou o professor Claus Felby.

Revolução verde

O processo consiste em combinar a energia da luz do Sol com uma enzima específica, chamada LPMO, liberando elétrons que quebram a biomassa, gerando compostos químicos, biocombustíveis ou outros produtos.

"Algumas das reações, que atualmente levam 24 horas, podem ser realizadas em apenas 10 minutos utilizando o Sol. [Esta] descoberta significa que, usando o Sol, podemos produzir biocombustíveis e bioquímicos para coisas como plásticos - mais rápido, com menores temperaturas e com melhor eficiência energética," disse David Cannella, principal autor da descoberta.

Ao aumentar a velocidade de produção, ao mesmo tempo reduzindo a energia consumida e diminuindo a poluição, a técnica tem o potencial para revolucionar a produção industrial, caso possa ser escalonada para grandes volumes.

Os pesquisadores ainda não sabem se a "fotossíntese reversa" é usada pela natureza em larga escala, mas há indícios de que fungos e bactérias combinam a luz, a clorofila e mono-oxigenases para acessar açúcares e nutrientes nas plantas.

Por Inovação Tecnológica

Disponível em <http://ubrabio.com.br/1891/Noticias/FotossinteseReversaPodeFazerRevolucaoVerdeNaIndustria_258497/>

MIT cria linguagem de programação para células vivas

São Paulo – Engenheiros biológicos do MIT criaram uma linguagem de programação que permite projetar circuitos de DNA complexos que dão novas funções para células vivas. 

Os pesquisadores do MIT projetaram elementos como portas lógicas e sensores que podem ser encodados em células de bactérias para detectar compostos diferentes, como oxigênio ou glucose, assim como luz, temperatura e acidez.

Essas informações podem ser usadas como base para que as bactérias obedeçam aos comandos dos programadores, que são convertidos em sequências de DNA. 

Com o código, baseado em Verilog (uma linguagem de computação), a equipe planeja diversas aplicações. Seria possível criar bactérias que ajudam na digestão da lactose ou bactérias que vivem em raízes de plantas e produzem inseticidas. 

"É literalmente uma linguagem de programação para bactérias", disse o professor Christopher Voigt, do MIT (Massachusetts Institute of Technology), em um artigo da universidade. "Você usa uma linguagem baseada em texto, exatamente como você programa um computador. Em seguida, compila esse texto e o transforma em uma sequência de DNA que você põe dentro da célula, e o programa roda dentro da célula." 

Por conta da maneira como a linguagem de programação funciona, não é preciso ter conhecimentos aprofundados sobre biologia para criar um sequenciamento de DNA.

Entre os primeiros 60 circuitos programados com a linguagem, 45 funcionaram corretamente. Muitos deles foram projetados apenas para avaliar as condições do ambiente.  

Um dos circuitos foi criado para analisar três condições e reagir com base nos dados coletados. O mais complexo feito pelos pesquisadores contém sete portas lógicas e cerca de 12.000 pares de bases de DNA, o que o torna o maior já construído. 

Na versão atual dessa linguagem de programação biológica, os pesquisadores a aplicaram para a E. coli, mas eles já trabalham na expansão do código para outras estirpes de bactérias, como as Bacteroides, encontradas no intestino humano, e as Pseudomonas, que vivem em raízes das plantas. Se conseguirem isso, seria possível escrever um único programa e compilá-lo para diferentes organismos para obter a sequência de DNA certa para cada um. 

Os pesquisadores criarão uma interface para sua linguagem de programação celular, que será compartilhada na internet. 

Disponível em <http://exame.abril.com.br/tecnologia/noticias/mit-cria-linguagem-de-programacao-para-celulas-vivas>