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SUSTENTABILIDADE
Após uma série de conferências (como a Agenda 21 e Rio 92 em 1992), confirmou-se que é necessário as nações progredirem em conjunto com o meio ambiente para garantir o futuro da humanidade. Para atingir as metas de desenvolvimento sustentável é indispensável o manejo racional dos recursos naturais, o que torna necessário o emprego de novas tecnologias. A biotecnologia está entre as tecnologias que apresentam potencial para contribuir com o desenvolvimento sustentável, pois tem muito a oferecer, especialmente nos campos de produção de alimentos, geração de energia, prevenção da poluição ambiental e biorremediação, que serão abordados a seguir.
Geração de energia:
Para evitar problemas de carência de energia no futuro, além de graves alterações ambientais, a substituição de gasolina por biocombustíveis é essencial. 80% das necessidades mundiais de energia primária são supridas por combustíveis fosseis, e a queima destes resulta na liberação de gás carbônico. Estima-se que a demanda de energia mundialmente aumente em 49% até 2035 e a produção de petróleo, mesmo sendo não renovável, ainda tende a aumentar nos próximos 30 anos. Mesmo que não se ache novas reservas de petróleo, os que existem atualmente resultariam na liberação de mais do dobro do carbono que já foi emitido na atmosfera até hoje. O uso de biocombustíveis, como o etanol, diminuiria bastante estes números.
A produção de etanol quando por via fermentativa é um processo biotecnológicos, pois sua transformação de açúcar em álcool é efetuada pela levedura Saccharomyces cerevisiae. Esta levedura é usada a pelo menos 8 mil anos e até hoje é utilizada na indústria de etanol. Pois um micro-organismos possui várias qualidades que se adequam para produção de etanol. Entretanto, alguns fatores influem sob o desempenho da S. cerevisiae, como a contaminação do meio por bactérias que podem trazer perdas na produtividade. Uma solução alternativa para o combate às contaminações bacterianas foi iniciado há muitos anos em uma linha de pesquisa para desenvolver uma linhagem da mesma levedura que conservassem todas as suas qualidades fermentativas e ao mesmo tempo fosse capaz de produzir e excretar para o meio de fermentação uma substancia bactericida.
Trabalhos realizados com enzimas eficientes contra infecções bacterianas, como a lisozima, inibe o crescimento dos principais tipos de bactérias contaminantes da fermentação alcoolica. Os experimentos também apresentam 100% de estabilidade e uma vantagem adicional de que a lisozima produzida durante o processo pode ser purificada do sobrenadante, para utilização na preservação de alimentos e na composição de medicamentos.
Prevenção da poluição ambiental
A maior parte do peso total do lixo é de rejeitos plásticos e isso é agravado pelo fato de que as matérias plásticas atuais são de difícil decomposição, podendo permanecer no ambiente por centenas de anos. Os biopolímeros são materiais totalmente biodegradáveis e seriam ideais para resolver a questão do lixo urbano e industrial, devendo substituir os plásticos de origem petroquímica. A otimização das linhagens microbianas para produção de biopolímeros é necessária, pois atualmente a produção de plásticos convencionais sai extremamente mais barato, por isso busca-se maneiras de reduzir os custos com matéria prima.
Biorremediação de águas contaminadas por metais pesados
Biorremediação é a utilização de seres vivos para descontaminar ou reduzir o teor de poluentes no meio ambiente. As tecnologias convencionais são geralmente inadequadas para reduzir as concentrações de metais pesados em efluentes contaminados, nesse caso à biorremediação se apresenta como uma alternativa interessante, como no caso de águas de superfície contaminadas por metais pesados a imobilização dos íons metálicos por ação microbiana impede que eles sejam transferidos para o lençol freático. Os microrganismos, além de seu potencial para a destoxificação, também pode ser usada na recuperação de metais pesados dentro das atividades da indústria de mineração, esse processo é chamado de biolixiviação.
Em sua grande maioria, os metais pesados são extremamente tóxicos para os seres vivos, que podem desenvolver ao longo da evolução diferentes mecanismos biológicos de defesa. Esses mecanismos podem ser aproveitados durante os processos de biorremediação. Existem em alguns microrganismos a biomineralização, esses excretam substâncias que provocam a precipitação dos metais sobre uma forma insolúvel. Outros apresentam bioacumulação, que consiste na internalização de íons metálicos por meio de processos de transporte ativo. Alguns apresentam biossorção, adsorvendo passivamente os íons metálicos sobre a superfície celular. Todos os processos citados são positivos para descontaminação de águas poluídas, contudo a biossorção é a mais utilizada por ser particularmente eficaz para o tratamento de efluentes e os metais adsorvidos podem ser recuperados.
Bactérias, fungos e leveduras servem como material barato para biorremediação de águas contaminadas por metais. Mas também há várias plantas que concentram os metais pesados. A Brassica juncea é capaz de concentrar mais de 40% de seu peso em metais pesados. A biorremediação através de plantas é chamada fitorremediação, e mostra-se bastante eficaz, como no caso de seu uso para descontaminação de águas na área de Chernobyl na Rússia após o acidente nuclear. Os níveis de resistência vegetal aos metais pesados são diferentes das bactérias, é possível, por meio de técnicas de engenharia genética, empregar genes de plantas para construir novas linhagens bacterianas com uma maior capacidade de biorremediação.
Para responderem à alta concentração de metais pesados os organismos eucarióticos produzem peptídeos ricos em cisteína. Essas moléculas ligam-se aos íons metálicos e os sequestram sobre uma forma biologicamente inativa.
Outra abordagem interessante está em melhorar geneticamente certos micro-organismos que possuem alta tolerância natural aos metais pesados, como é o caso da bactéria Cupriavidus metallidurans, que é capaz de crescer em presença de concentrações milimolares de metais tóxicos. Esse mecanismo de resistência detoxifica o citoplasma da bactéria, mas não é ideal para ser utilizado como biorremediação. Todavia, seria possível aproveitar-se da alta resistência aos metais que essa bactéria apresenta e fornecer-lhes genes necessários para a imobiliza ão dos íons metálicos. Visando a máxima proteção ambiental, será também incorporado a essas linhagens geneticamente modificadas um gene fortemente regulado, cuja expressão causará sua morte, após terem desempenhado sua função de biorremediação.
