Dra. Maria Antonia Malajovich
Instituto de Tecnologia ORT do Rio de Janeiro
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BIOTECNOLOGIA
INDÚSTRIA E MEIO AMBIENTE
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O QUE É BIOTECNOLOGIA?
Conjunto de conhecimentos que permite
utilizar seres vivos, células ou moléculas
para produzir bens e assegurar serviços.
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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.
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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.
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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
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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BIODIESEL
TRANSESTERIFICAÇÃO
PRINCIPAIS PRODUTORES
União Europeia (60%), Estados Unidos,
China, Indonésia e Malásia.
BRASIL
Diesel aditivado de 5% de biodiesel (até 20 % em 2020).
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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.
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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.
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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).
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PLA (Natureworks, Ingeo)
PHBs / Biopol
Bioplástico
Polietileno verde
Sorona
Bioplásticos
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FERTILIZANTES BIOLÓGICOS
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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
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REMEDIAÇÃO
REDUÇÃO DOS RESÍDUOS
Lixo orgânico.
Águas residuais.
Efluentes industriais.
RECUPERAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS
Petróleo.
Metais.
TRATAMENTO DA CONT. AMBIENTAL
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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).
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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.
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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.
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TRATAMENTO DA CONT. AMBIENTAL
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.
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TRATAMENTO DA CONT. AMBIENTAL
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)
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TRATAMENTO DA CONT. AMBIENTAL
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.
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MUITO OBRIGADA
Dra. Maria Antonia Malajovich
Biotecnologia: ensino e divulgação
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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