As migalhas de pão substituem o hidrogénio fóssil na produção química

De acordo com um novo estudo, a humilde migalha de pão pode ser a chave para eliminar os combustíveis fósseis de uma das reacções mais utilizadas pela indústria química.

Os cientistas descobriram uma fórmula microbiana que utiliza resíduos de pão para substituir o hidrogénio derivado de combustíveis fósseis na hidrogenação - uma reação química muito utilizada no fabrico de alimentos, produtos farmacêuticos, plásticos e outros produtos do quotidiano.

A nova abordagem é negativa em termos de carbono e poderá abrir novas vias para o fabrico de produtos de base biológica utilizando matérias-primas renováveis e derivadas de resíduos, afirmam os investigadores.

A hidrogenação é uma pedra angular do fabrico moderno de produtos químicos, mas atualmente depende quase inteiramente do hidrogénio gasoso produzido a partir de combustíveis fósseis. Tanto a produção como a utilização deste hidrogénio são altamente intensivas em energia, exigindo frequentemente temperaturas de várias centenas de graus Celsius e pressões comparáveis às encontradas nas partes mais profundas do oceano.

No processamento de alimentos, a hidrogenação é utilizada para converter óleos vegetais líquidos em gorduras sólidas mais estáveis. Na indústria em geral, é um passo fundamental na síntese de produtos farmacêuticos, produtos químicos finos, combustíveis e polímeros - normalmente utilizando catalisadores metálicos como o níquel, o paládio ou a platina.

Cientistas do Laboratório Wallace da Universidade de Edimburgo demonstraram agora que a hidrogenação pode ser efectuada utilizando gás hidrogénio produzido naturalmente por bactérias vivas.

No estudo, uma estirpe comum de laboratório de E. coli foi alimentada com açúcares extraídos de resíduos de pão e cultivada sem oxigénio. Nestas condições, as bactérias produzem naturalmente gás hidrogénio. Quando uma pequena quantidade de catalisador de paládio e um produto químico alvo foram adicionados ao mesmo recipiente de reação, o hidrogénio gerado pelos micróbios foi suficiente para conduzir a hidrogenação em condições suaves e de baixo consumo de energia.

Todo o processo decorre num único frasco selado a uma temperatura próxima da ambiente, sem necessidade de combustíveis fósseis ou de gás hidrogénio fornecido externamente.

Uma análise pormenorizada demonstrou que o processo pode ser neutro em termos de carbono quando se utilizam resíduos de pão como matéria-prima. Ao evitar o hidrogénio de origem fóssil e ao desviar os resíduos alimentares dos aterros ou da incineração, o sistema elimina mais gases com efeito de estufa do que os que produz.

A equipa planeia expandir esta abordagem a uma gama mais vasta de produtos de valor diário e investigar diferentes hospedeiros microbianos para desenvolver estirpes que eliminem a necessidade de um catalisador metálico.

O estudo, publicado na revista Nature Chemistry, foi financiado pela UK Research and Innovation (UKRI), pelo Conselho Europeu de Investigação (ERC), pelo Industrial Biotechnology Innovation Centre (IBioIC) e pela High-Value Biorenewables Network.

A Universidade de Edimburgo está empenhada em criar um mundo mais sustentável através da sua investigação, ensino, parcerias e inovações de nível mundial.

É reconhecida como uma das melhores universidades do mundo em termos de impacto ambiental e social e o combate às emergências climáticas e ambientais é uma parte essencial da missão da Universidade de se tornar neutra em termos de carbono até 2040.

O Professor Stephen Wallace, Presidente da Cátedra de Biotecnologia Química da Faculdade de Ciências Biológicas da Universidade de Edimburgo, afirmou: "A hidrogenação está na base de grande parte da produção moderna, mas continua a depender quase inteiramente do hidrogénio produzido a partir de combustíveis fósseis. O que demonstrámos é que as células vivas podem fornecer esse hidrogénio diretamente, utilizando os resíduos como matéria-prima, e fazem-no de uma forma que pode ser negativa em termos de carbono.

"Esta abordagem também não se limita à química alimentar. A hidrogenação é utilizada na indústria farmacêutica, na química fina e nos materiais. A possibilidade de realizar estas reacções utilizando hidrogénio microbiano abre novas possibilidades de fabrico sustentável à escala."

A Dra. Susan Bodie, Diretora de Desenvolvimento de Inovação e Licenciamento da Edinburgh Innovations, afirmou: "O Professor Wallace é um dos vários investigadores da Universidade de Edimburgo que utilizam técnicas inovadoras e sustentáveis de engenharia biológica para valorizar os resíduos. Estas técnicas podem ajudar a provocar uma revolução verde no fabrico industrial no Reino Unido e não só, e gostaríamos de pedir às empresas interessadas em trabalhar connosco que entrem em contacto connosco".

Douglas Martin, fundador e diretor executivo da MiAlgae, afirmou: "A MiAlgae está a utilizar técnicas avançadas de biotecnologia para produzir Omega 3 de forma sustentável para as indústrias de aquacultura e rações para animais de estimação. Tendo recentemente iniciado a construção da nossa nova fábrica em Grangemouth, acreditamos que a biotecnologia pode transformar os processos industriais e construir um futuro mais sustentável".