biotecnologia e meio ambiente - bteduc.com · o que É biotecnologia? conjunto de conhecimentos que...

Dra. Maria Antonia Malajovich

Instituto de Tecnologia ORT do Rio de Janeiro

www.ort.org.br

BIOTECNOLOGIA

INDÚSTRIA E MEIO AMBIENTE

1M. A. MALAJOVICH www.bteduc.bio.br

O QUE É BIOTECNOLOGIA?

Conjunto de conhecimentos que permite

utilizar seres vivos, células ou moléculas

para produzir bens e assegurar serviços.



AS BIOTECNOLOGIAS NA ESCALA DO TEMPO

Antiguidade Pão, queijo, cerveja, vinho

Século XIX Microbiologia, Bioquímica, Imunologia, Genética, Biologia celular

1907-1909 Cultivo in vitro de tecidos animais e humanos

1914-1918 Produção de acetona por fermentação

1919 Éreky define a biotecnologia

1939 Cultivo in vitro de tecidos vegetais

1944 Produção da penicilina. Biologia Molecular

1953 Modelo da dupla hélice do DNA

1973 Tecnologia do DNA-recombinante

1975 Tecnologia de hibridomas

1975-1990 Tecnologia do DNA, bases comerciais e primeiras patentes

1990-2000 Bens e serviços em vários setores produtivos

2001 Genoma humano - Genômica

DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

Capacidade de atender às necessidades do presente

sem comprometer a capacidade das gerações

futuras em atender suas próprias necessidades.

Informe Brütland, 1987.


A CONTRIBUIÇÃO DA BIOTECNOLOGIA

ECONOMIA

Diminuição dos custos da matéria-prima e da produção

industrial.

SOCIEDADE

Conservação ou criação de empregos em novas plataformas

tecnológicas.

AMBIENTE

Prevenção, remediação e monitoramento da contaminação.


AS TECNOLOGIAS LIMPAS

Substituição de produtos e processos industriais por outros,

menos agressivos ao meio ambiente.

Tratamentos químicos x tratamentos enzimáticos

Combustíveis fosseis x biocombustíveis

Plásticos x bioplásticos

Fertilizantes químicos x fertilizantes biológicos

Agrotóxicos x biopesticidas


O USO DE ENZIMAS NA INDÚSTRIA

VANTAGENS

Especificidade, operação em condições controláveis.

e menor carga poluidora dos efluentes industriais.

ALGUMAS APLICAÇÕES

Alimentos (pectinases).

Detergentes (lava-roupas biológicos).

Papel e celulose (pasta Kraft).

Têxtil (acabamento das roupas).


Alguns exemplos

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OS BIOCOMBUSTÍVEIS

INÍCIO DO SÉCULO XX

Etanol de milho (Henry Ford, motor de ignição por

centelha) e óleo de amendoim (Rudolf Diesel, motor de

ignição por compressão).

DÉCADA DE 1920

Gasolina e óleo diesel.

CRISE DO PETRÓLEO (1970)

Fontes alternativas: etanol e biodiesel.


ETANOL

PRINCIPAIS PRODUTORES

Brasil, Estados Unidos, Canadá, China, União Europeia

(França, Alemanha), Índia.

BRASIL

36 bilhões de litros de etanol em 2012.

400 indústrias.

Mais de 3.000.000 de carros movidos a álcool hidratado.

Gasolina aditivada com 20 a 24% de álcool anidro.

Tecnologia flexfuel.


ETANOL

Até que ponto o etanol

será capaz de substituir

a gasolina? A resposta dependerá:

do preço do petróleo,

da tecnologia disponível,

e do processo produtivo.


ETANOL: A TECNOLOGIA


ETANOL: PONTOS A CONSIDERAR

(-) Desmatamento e perda de biodiversidade

devido à expansão de um produto agroindustrial.

(+/-) Fim das queimadas e mecanização (até 2014).

(+) Integração do processo produtivo (aglomerado,

ração animal, adubo, celulose, bagaço e geração

de energia).

(+) Aproveitamento dos restos lignocelulósicos.

(Usina piloto em 2012)

(+) Melhoramento da cana via genômica.

(+) Melhoramento das leveduras.


BIODIESEL

TRANSESTERIFICAÇÃO

PRINCIPAIS PRODUTORES

União Europeia (60%), Estados Unidos,

China, Indonésia e Malásia.

BRASIL

Diesel aditivado de 5% de biodiesel (até 20 % em 2020).


BIODIESEL: PONTOS A CONSIDERAR

(?) A escolha da matéria-prima: soja, dendê, canola, girassol, mamona?

Estudo de caso: a mamona.

(+) Estímulo ao pequeno agricultor.

(+) Carbono neutro (fonte renovável).

(--) Carbono negativo (sistema produtivo envolve adubação,

irrigação, maquinaria, armazenamento, transporte)

(+) Outras perspectivas:

Com a liberação comercial no Brasil de uma levedura

transgênica que sintetiza farneseno, um precursor do

biodiesel, a partir de cana de açúcar, se espera que

em 2011 sejam fabricadas 2 milhões de toneladas do produto.


O BIOGÁS ( H2O, CH4 e CO2 )

Formação: a partir de resíduos rurais, agroindustriais,

domésticos ou comunitários etc.

Aterros sanitários ou biodigestores (anaerobiose).

Aproveitamento do biogás:Dinamarca, Estados Unidos,

Alemanha, França, Japão, Suécia, Índia, China, Cuba.


BIOPOLÍMEROS E BIOPLÁSTICOS

Síntese biológica

Celulose, amido e óleos vegetais.

Polimerização de uma molécula básica,

proveniente de uma fonte renovável

Polilactato PLA.

Polímeros de origem bacteriana

Polihidroxialcanoatos PHA's e polihidroxibutiratos PHB's).


PLA (Natureworks, Ingeo)

PHBs / Biopol

Bioplástico

Polietileno verde

Sorona

Bioplásticos


FERTILIZANTES BIOLÓGICOS


TURFAL

No laboratório de ensino

Empresas no Brasil: Bio Agro, Bio Soja,

Microquímica, Nitral Urbana, Stoller, Total

Biotecnologia, Rizobacter etc.

O DIAGNÓSTICO DE CONTAMINAÇÃO

INDICADORES BIOLÓGICOS

TÉCNICAS IMUNOLÓGICAS

TÉCNICAS GENÉTICAS

BIOSENSSORES


REMEDIAÇÃO

REDUÇÃO DOS RESÍDUOS

Lixo orgânico.

Águas residuais.

Efluentes industriais.

RECUPERAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS

Petróleo.

Metais.

TRATAMENTO DA CONT. AMBIENTAL


AS SUBSTÂNCIAS PERIGOSAS

CATEGORIA EXEMPLO

Inorgânicos Metais (cádmio, mercúrio, prata, cobalto, chumbo,

cobre, cromo, ferro), isótopos radiativos, nitratos,

nitritos, fosfatos, cianetos, asbestos.

Orgânicos Efluentes e resíduos sólidos de origem doméstica,

agrícola e industrial.

Resíduos petroquímicos Petróleo, gasóleo, compostos aromáticos (benzeno,

tolueno, etilbenzeno, xileno).

Produtos sintéticos Pesticidas organoalogenados como os bifeniles

policlorados (PCBs) ou os hidrocarbonetos

poliaromáticos (PHAs); tricloetileno (TCE).

Gasosos Dióxido de enxofre (SO2), dióxido de carbono (CO2),

óxidos nitrosos (NOx), metano (CH4).

Compostos voláteis Clorofluorocarbonetos (CFCs), compostos orgânicos

voláteis (VOCs).


BIORREMEDIAÇÃO

Tratamento in situ

Colocar microrganismos especializados no solo (Caso

das bactérias ice minus, 1987).

Acrescentar nutrientes para estimular a ação dos

microrganismos presentes no sítio contaminado.

Tratamento ex situ

O solo escavado é transferido a um biodigestor.


OS PONTOS A CONSIDERAR

(?) Para que a biorremediação seja eficiente é necessário que

o poluente seja transformado metabolicamente por algum

microrganismo,

os produtos finais sejam seguros,

as condições ambientais favoreçam a atividade microbiana,

o processo apresente uma relação custo/beneficio

interessante.

(+) Problemas pontuais, tratamento particular.

(+) Não há um produto a patentear, mas um serviço a prestar.

A tecnologia está em mãos de organizações governamentais

ou de pequenas firmas que agem localmente.



TRICLOROETILENO

Descontaminação do Rio Savannah (Estados Unidos) de

tricloroetileno (TCE), um desengordurante na fabricação

de componentes de armas.

Propriedade microbiana: metabolismo gratuito.

Bombeamento cíclico de metano reduziu a contaminação a um

nível aceitável.

Tecnologia viável do ponto de vista comercial.



PETRÓLEO

Acidentes notórios

Navios:

Prestige, Exxon Valdez, Torrey Canyon,

Amoco Cádiz e Braer and Sea Empress etc.

Plataformas:

British Petroleum no Golfo de México.

Situações bélicas (Guerra do Golfo)



PETRÓLEO – BIORREMEDIAÇÃO

Chakrabarty, 1971.

Pouco sucesso dos OGMs no desastre do Exxon

Valdez, Alaska, em 1989.

Pesquisas atuais.

Alcanivorax borkumensis, uma bactéria capaz de metabolizar

70% dos compostos do petróleo, especialmente os de baixo

peso molecular.


MUITO OBRIGADA

Dra. Maria Antonia Malajovich

Biotecnologia: ensino e divulgação

www.bteduc.bio.br

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WORLD ORT

Organização filantrópica judaica com sede em Londres.

Mantém uma rede de escolas em 50 países, atendendo a

mais de 300.000 alunos por ano.

INSTITUTO DE TECNOLOGIA ORT

• Sede no Rio de Janeiro (www.ort.org.br)

• Núcleo Experimental de Educação Ambiental (NEDEA, Petrópolis)

• Ensino Médio Técnico

Biotecnologia, Comunicação Social, Informática, Eletrônica

• Ensino Fundamental: Sexto ao Nono Ano

• Cursos de Ciência &Tecnologia para alunos da rede pública

e para Professores

APRENDER FAZENDO

NEDEA - ORT

Núcleo Experimental de Estudos Ambientais


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