Bioengenheiro Cornell Buz Barstow, Ph.D. '09, está tentando resolver um grande problema: como construir um sistema de baixo custo, ambientalmente correto e em grande escala para armazenar e recuperar energia de fontes renováveis, como eólica e solar. Atualmente, não existem métodos sustentáveis ??de armazenamento de energia verde, pois as baterias são tóxicas para o meio ambiente.
A resposta pode vir em um pequeno pacote; uma bactéria chamada Shewanella oneidensis. O micróbio leva elétrons para o seu metabolismo e usa a energia para fazer precursores essenciais para "fixar" o carbono, o que ocorre quando as plantas ou organismos retiram o carbono do CO2 e o adicionam a uma molécula orgânica, geralmente um açúcar. Barstow está trabalhando para criar uma nova bactéria que dê um passo adiante, usando essas moléculas precursoras para fazer moléculas orgânicas, como os biocombustíveis.
Um novo estudo, "Identificação de uma via para captação de elétrons em Shewanella oneidensis", publicado em 11 de agosto na Communications Biology , descreve pela primeira vez um mecanismo em Shewanella que permite ao micróbio levar energia para seu sistema para uso em seu metabolismo.
"Há apenas um número muito pequeno de micróbios que podem realmente armazenar eletricidade renovável", disse Barstow, professor assistente de engenharia biológica e ambiental na Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida e autor sênior do artigo. Ele acrescentou que ainda menos micróbios podem fixar CO 2 .
"Queremos fazer um", disse Barstow. "E para fazer isso precisamos conhecer os genes que estão envolvidos em colocar os elétrons na célula".
No estudo, os pesquisadores usaram uma técnica chamada 'sudoku nocaute', que Barstow e seus colegas inventaram para permitir que eles inativassem genes um a um, a fim de contar suas funções.
"Nós descobrimos que muitos genes que já conhecíamos para tirar elétrons da célula também estão envolvidos na obtenção de elétrons", disse Barstow. "Então, também descobrimos esse conjunto totalmente novo de genes que ninguém nunca viu antes e que são necessários para colocar os elétrons na célula."
Primeira autora Annette Rowe, Ph.D. '11, um professor assistente de microbiologia da Universidade de Cincinnati, identificou o caminho que esses genes facilitam para mover os elétrons para o metabolismo de Shewanella.
Acontece que o caminho para a conversão de dióxido de carbono em açúcares e, em última análise, em biocombustíveis é extremamente eficiente, poderia ser ampliado e barato para operar. Os pesquisadores identificaram genes homólogos em muitos gêneros diferentes de bactérias, levando-os a suspeitar que antes que a vida na Terra desenvolvesse a fotossíntese, as bactérias podem ter empregado um caminho semelhante que usava elétrons da oxidação do ferro para extrair carbono do dióxido de carbono para uso na produção de açúcares.
"Quando construímos um micróbio que pode comer elétrons, o que estamos fazendo agora, ele vai incorporar esses genes", disse Barstow. Ele planeja começar adicionando os genes à Escherichia coli, uma bactéria altamente estudada e fácil de trabalhar. Bactérias projetadas alimentadas por elétrons abrem a porta para o uso de energia renovável para fazer biocombustíveis, alimentos, produtos químicos e sequestro de carbono.
