Uma equipe de biólogos moleculares e cientistas da matéria afirmou ter projetado geneticamente um vírus para converter metano em etileno, de forma mais eficiente e em temperaturas significativamente mais baixas do que era possível anteriormente. Caso eles consigam comercializar o novo material, isso anunciará a chegada de um conjunto de novas tecnologias representando a síntese da biologia molecular e da química industrial.
O etileno, um gás com odor tipicamente doce que pode ter gerado percepções ao Oráculo de Delfos, é amplamente usado na fabricação de plásticos, solventes e fibras, e é parte essencial para uma série de produtos industriais ou de consumo. Mas ele ainda é produzido pela quebra de vapor, um processo industrial caro, que exige altas temperaturas e intensa energia, desenvolvido no século 19. Nesse processo, hidrocarbonetos encontrados no petróleo bruto são quebrados numa cadeia de compostos químicos mais simples. A busca por abordagens mais eficientes e menos caras à produção de etileno já ocorre há mais de três décadas e, mesmo com alguns progressos, até agora nenhuma técnica nova se mostrou comercialmente viável.
Agora, pesquisadores da Siluria Technologies, uma nova empresa do Vale do Silício estabelecida aqui, estão relatando progressos em comercializar uma abordagem baseada na nanociência para a produção de etileno. Sua técnica para produzir etileno depende da habilidade de um vírus, geneticamente projetado, de se revestir com um metal que serve como catalisador para uma reação química produtora de etileno.
A chave é que o vírus consegue criar um “entrelaçamento de nanofios catalisadores revestidos” – os pesquisadores chamam isso de bola de pelos -, que proporciona uma área de superfície tão grande para a ocorrência de reações químicas, que a energia necessária para produzir essas reações é imensamente reduzida.
O processo básico, ou reação química, conhecido como união oxidante de metano, foi uma área de intensas pesquisas para a indústria petroquímica incipiente no final dos anos 1980. Pesquisadores obtiveram algum sucesso, mas nunca conseguiram um aprimoramento suficiente em eficiência de energia para justificar o fim do processo tradicional de quebra de vapor.
A empresa Siluria, com suas bolas de pelo de nanofios revestidos com um óxido de metal não especificado (eles não dizem qual é o metal, mas o descrevem como similar ao óxido de magnésio), alega ter conseguido criar reações produtoras de etileno a temperaturas de 100 a 150 graus mais baixas do que as atingidas anteriormente, segundo Erik Scher, químico que é um dos pesquisadores da empresa.
O trabalho é baseado numa técnica de desenvolvimento genético de vírus, criada por Angela Belcher, que lidera o Grupo de Materiais Biomoleculares no MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts). A técnica envolve a manipulação dos genes de um vírus, neste caso um que geralmente ataca bactérias, de forma que ele colete e se encape com materiais inorgânicos ¿ como metais e nanotubos de carbono.
Os vírus podem ser usados para criar um denso entrelaçamento de nanofios de metal, e as potenciais aplicações para esses materiais são incrivelmente diversas. O laboratório de Belcher está trabalhando em pesquisas sobre baterias e células solares mais eficientes, biocombustíveis, separação de hidrogênio e outras tecnologias de células de combustíveis, sequestro de carbono, diagnósticos de câncer e abordagens terapêuticas, além de um esforço para criar um catalisador que possa converter etanol em hidrogênio em temperatura ambiente.
No ano passado, o laboratório publicou um artigo, na revista Science, que descrevia o uso de um vírus para sintetizar nanofios de óxido de cobalto em temperatura ambiente, visando aprimorar a capacidade de baterias pequenas e flexíveis de íon lítio. Em abril, os pesquisadores do MIT desenvolveram um vírus para imitar a fotossíntese e produzir hidrogênio em temperatura ambiente ao separar moléculas de água.
Belcher afirmou que seu objetivo não era a comercialização das potenciais novas tecnologias projetadas por ela. “Nós pensamos: Qual é o problema que precisa de solução?, e caminhamos nessa direção”, afirmou ela.
Por outro lado, os pesquisadores da Siluria declararam que seus avanços em desenvolver catalisadores é o passo mais significativo para comercializar a técnica bacteriófaga.
“Estamos aprendendo com a natureza, mas indo a novos lugares da tabela periódica e trabalhando com as mesmas ferramentas e técnicas de uso de materiais com que a natureza não trabalhou”, disse Alex Tkachenko, biólogo molecular e co-fundador da Siluria.
“O que mudou hoje”, explicou Tkachenko, “é que a tecnologia biossintética de Angie permite que cultivemos esses catalisadores de maneira sintética, em formatos inovadores – nanofios – que, por sua vez, nos permitem criar morfologias únicas de superfícies”. Os pesquisadores reconhecem ainda não possuir uma compreensão científica completa do comportamento da superfície em seu novo catalisador. David Wells, investidor do mercado de ações, montou a Siluria graças ao trabalho que havia presenciado no laboratório de Belcher.
“Estas são as próximas gerações que evoluirão para materiais e sistemas, algo que nem conseguimos imaginar atualmente”, disse Mehmet Sarikaya, diretor do Centro de Engenharia e Ciência de materiais Geneticamente Desenvolvidos, na Universidade de Washington.
O laboratório de Sarikaya está realizando pesquisas similares na criação de materiais, como proteínas e peptídeos menores que conseguem imitar processos biológicos.
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