Diversidade e prospecção de metagenoma microbiano em fermentadores de biogás produzindo H2

Resumo

A energia mundial é essencialmente dependente dos combustíveis fósseis, porém, as reservas desses combustíveis são limitadas e a sua utilização tem impactos ambientais consideráveis. Em países desenvolvidos existe um grande esforço para promover a transição da energia não-renovável para uma energia renovável e menos poluente. Nesse contexto, a biomassa é considerada como a principal fonte de energia renovável em substituição ao petróleo, a qual representa uma fonte de baixo custo e geograficamente distribuída, contribuindo para a geração de energia descentralizada e evitando a existência de monopólio. A digestão anaeróbica compreende a degradação de resíduos orgânicos, a biomassa, que é realizada por uma comunidade complexa de microrganismos anaeróbicos. Esse processo biológico ocorre em três etapas: hidrólise, acidogênese e metanogênese. Durante a hidrólise os compostos complexos são degradados em componentes solúveis de baixo peso molecular, os quais são fermentados por bactérias anaeróbicas (acidogênese e acetogênese) em alcoóis, ácido acético, ácidos voláteis, hidrogênio (H2) e dióxido de carbono (CO2). A partir destes produtos gerados nestas etapas, as arquéias metanogênicas utilizam esses produtos como substrato na síntese do metano, o principal componente do biogás. Assim como o biogás, o hidrogênio apresenta basicamente as mesmas características de combustível renovável e ecologicamente correto. No entanto, o hidrogênio produz três vezes mais energia específica por unidade de massa, quando comparado ao metano, e sua combustão gera apenas moléculas de água. A conversão dos resíduos orgânicos em biogás ou hidrogênio através da digestão anaeróbica, entretanto, requer uma série complexa de reações bioquímicas realizadas por diversos grupos de microrganismos, e mais estudos são necessários para elucidar as limitações inerentes a esse processo. Tendo em vista a necessidade de analisar a composição e o funcionamento da comunidade produtora de biogás, esse trabalho visa caracterizar a microbiota de reatores anaeróbicos para o tratamento de esgoto, instalados em Campinas (Estação de Piçarrão) pela companhia SANASA, os quais operam ininterruptamente na produção de biogás, visando a sua exploração biotecnológica através de uma abordagem metagenômica. A bioprospecção genômica microbiana é uma estratégia inovadora na área de digestão anaeróbica de resíduos orgânicos e que poderá gerar tecnologia de grande impacto econômico para o setor energético.