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Micróbio modificado extrai terras raras com 73% mais eficiência e captura carbono 58 vezes mais rápido, sem agredir o meio ambiente.
No esforço global por energia limpa e combate às mudanças climáticas, cientistas encontraram um aliado inesperado: um micróbio comedor de metais. Chamado Gluconobacter oxydans, ele está sendo reprogramado para substituir equipamentos pesados e produtos químicos tóxicos na extração de elementos de terras raras.
Esse pequeno organismo não apenas extrai metais das rochas, mas também acelera a capacidade natural da Terra de reter dióxido de carbono, oferecendo um duplo benefício para o meio ambiente.
Ajustes genéticos ampliam a eficiência
Cientistas da Universidade Cornell desenvolveram novas modificações genéticas na G. oxydans. Com essas alterações, o micróbio aumentou sua capacidade de extração de terras raras em até 73%, sem provocar os danos ambientais associados à mineração tradicional.
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Além disso, os mesmos ajustes genéticos permitiram que a bactéria acelerasse a captura natural de carbono em 58 vezes. Isso ocorre através da transformação de rochas comuns em sistemas de armazenamento de CO₂ de longo prazo.
“Mais metais terão que ser extraídos neste século do que em toda a história da humanidade, mas as tecnologias tradicionais de mineração são extremamente prejudiciais ao meio ambiente”, explicou Buz Barstow, professor associado de engenharia biológica e ambiental na Faculdade de Agricultura e Ciências Biológicas de Cornell.
Barstow destacou ainda que os Estados Unidos dependem de fontes estrangeiras, como a China, para obter esses elementos. Isso cria riscos de interrupção na cadeia de suprimentos, tornando ainda mais relevante a busca por alternativas sustentáveis.
Como o micróbio transforma as rochas
Metais como magnésio, ferro e cálcio reagem naturalmente com o dióxido de carbono, formando minerais que retêm o gás permanentemente. Os micróbios modificados pela Cornell potencializam esse processo ao quebrar as rochas de forma mais rápida, expondo maior quantidade de metal ao CO₂ e transformando o próprio solo em uma armadilha de carbono.
“O que estamos tentando fazer é aproveitar processos que já existem na natureza, mas turbinar sua eficiência e melhorar a sustentabilidade”, afirmou Esteban Gazel, professor Charles N. Mellowes em Engenharia na mesma universidade.
Explorando o código genético da bactéria
Buscando ampliar o potencial do micróbio, os cientistas de Cornell analisaram profundamente o código genético da G. oxydans. Com apenas duas edições no genoma, conseguiram torná-lo ainda mais eficiente na dissolução de rochas. Uma das alterações aumentou a produção de ácido, enquanto a outra removeu limites internos que restringiam a recuperação de terras raras.
Contudo, o ácido produzido não era o único mecanismo disponível. Em um estudo adicional, os pesquisadores eliminaram genes um a um em uma cepa de alto desempenho. Assim, identificaram 89 genes ligados ao processo de biolixiviação, sendo 68 deles nunca antes relacionados à extração de metais. Essa descoberta permitiu elevar a eficiência da extração em mais de 100%.
Captura de carbono em condições naturais
Outro estudo conduzido pela equipe mostrou que a G. oxydans pode acelerar a captura de carbono sem necessidade de altas temperaturas, pressão elevada ou produtos químicos agressivos. Ao decompor rochas ricas em magnésio e ferro, esses elementos se unem ao dióxido de carbono, formando minerais sólidos como o calcário, que armazenam permanentemente o carbono.
“Esse processo pode ocorrer em condições ambientais, a baixas temperaturas, e não envolve o uso de produtos químicos agressivos”, afirmou Joseph Lee, aluno de doutorado e autor principal do estudo. “Ele absorve CO₂ naturalmente e o armazena permanentemente como minerais. Também estamos recuperando outros metais essenciais para a energia, como o níquel, como subprodutos. É uma solução dupla.”
Do laboratório ao mundo real
Com financiamento da National Science Foundation, do Departamento de Energia dos Estados Unidos, da Cornell Atkinson e de ex-alunos doadores, o trabalho agora avança do laboratório para aplicações práticas.
A pesquisa, publicada nas revistas Communications Biology e Scientific Reports, foi liderada por Alexa Schmitz. Atualmente, ela atua como CEO da REEgen, uma startup sediada em Ithaca que busca comercializar a tecnologia desenvolvida.
A combinação de eficiência na extração de metais e na captura de carbono coloca a G. oxydans como uma ferramenta promissora diante dos desafios ambientais e de abastecimento de recursos no século XXI.
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