Na natureza, existem 3 (C-3, C-4 e CAM) tipos de vias de fotossíntese. A mais comum, utilizada por 98% das espécies vegetais, se chama C-3. Essa via fixa o CO2 absorvido pela planta da atmosfera em um composto de 3 carbonos chamado 3-fosfoglicerato. Para que isso aconteça, o CO2 se liga a uma molécula de 5 átomos de carbono chamada ribulose 1,5 bisfosfato (RUBP), formando uma nova molécula de 6 carbonos. A enzima chamada ribulose-bisfosfato carboxilase oxygenase (mais conhecida como Rubisco) é que promove essa reação de ligação entre o CO2 e a RUBP. Porém, essa enzima não é muito eficiente. Ela também é capaz de se ligar ao oxigênio em determinadas circunstâncias. Em temperaturas acima de 20 ^oC a fixação de CO2 é bastante reduzida e, por manter seus estômatos (pequenas aberturas nas folhas por onde entram e saem gases), a perda de água é grande.

Já na via C-4 o primeiro composto gerado possui 4 carbonos, podendo ser o malato ou aspartato. Porém a geração desse molécula é feita por outra enzima chamada fosfoenolpiruvato carboxilase (PEPCase). Esta enzima é bem mais eficiente que a Rubisco. Além disso, essa primeira reação é feita no mesófilo da folha e depois, na forma de malato ou aspartato, esse CO2 é transportado até as células da bainha do feixe, onde é separado destas moléculas utilizando a Rubisco, só que por ser em outro compartimento da folha, a Rubisco fica isolada do contato com oxigênio. Como na via C-3, após reação com a Rubisco, inicia-se o ciclo de Calvin com posterior produção de glicose (fase escura da fotossíntese).

C-4

Deste modo, pela concomitância do uso de uma enzima mais eficiente com a compartimentação, plantas que realizam a via C-4 são mais eficientes na concentração de CO2, deste modo, mais eficientes também no uso de água e nitrogênio. 

Diante deste cenário, pesquisadores do Instituto Internacional de pesquisas do arroz (http://irri.org/partnerships/networks/c4-rice/all-about-c4-rice )desenvolveram o projeto Arroz C4. O arroz é um dos cereais mais consumidos no mundo e, em continentes como a Ásia, é a base da alimentação, principalmente das populações mais pobres (onde é o prato principal). Este cereal realiza a via C-3, sendo que, atualmente, 1 hectare de sua plantação consegue fornecer alimento para 27 pessoas. Pesquisas do projeto prevêem que em 2050 este mesmo hectare deverá ter que alimentar 43 pessoas. Como fazer isso? Aumentando a produtividade, é claro. Estes cientistas então estão tentando produzir arroz realizando a via C-4.

Etapas do projeto

Analisando bem a diferença entre C-3 e C-4, as plantas C-4 possuem uma etapa anterior ao ciclo de Calvin (igual em ambas), deste modo, basta prover o arroz com a maquinaria desta primeira etapa. E é justamente isto que estão fazendo. Basicamente, eles estão analisando o quando desta maquinaria estaria disponível em plantas C-3, mas em um estado inativo. Com isso, eles poderiam usar técnicas moleculares para ativar esta etapa. Graças às novas técnicas de sequenciamento, eles estão conseguindo analisar mais de 10 mil variedades de arroz das 120 mil existentes.

 Acredita-se que se a pesquisa alcançar seu objetivo, a produtividade do arroz pode aumentar em 50% e a eficiência no uso da água duplicar, além de diminuir a necessidade de fertilizantes.

Acho esta iniciativa muito interessante, ainda mais devido à contribuição das plantações de arroz para as emissões globais de gases estufa (16% do total de emissões destes gases), principalmente o metano. Isto se deve ao fato das plantações deste cereal serem do tipo alagadas, o que gera condições de anaerobiose e alta carga de compostos orgânicos. Sendo que recentemente a Nasa (http://climate.nasa.gov/ ) colocou a aeração das plantações de arroz com um dos tópicos mais importantes para redução do aquecimento global.

Os panéis de nanopartículas possuem maior potencial de absover luz e gerar elétrons. Porém, sua capacidade de direcionar estes elétrons para gerar uma corrente é reduzida. No passado, os pesquisadores conseguiram adiconar nanotubos de carbono a um filme de nanopartículas de dióxido de titânio. Os nanotubos de carbono formam um soporte onde o filme se deposita. Desta forma, os elétrons são capturados mais facilmente e traçam uma rota mais direta para o eletrodo. Em um artigo publicado recentemente, eles adicionaram pontos quânticos (diminutos semicondutores de cristais), além de um revestimento com sulfeto e seleneto de cádmio.

Essa tinta, usando tecnologia mais eficiente em capturar e transportar elétrons, é também capaz de absorver luz visível devido aos pontos quânticos. Resolvendo assim o problema do óxido de titânio em absorver quase que exclusivamente luz ultra violeta, sendo o espectro da luz visível quase que totalmente refletido.

Apesar de ter um redimento de 1% quando comparado aos 15 a 20% dos painéis solares comuns, devido ao seu baixo custo e a facilidade de produção, a tinta pode ser utilizada em grandes áreas, contrabalanceando o baixo rendimento. Basta aplicar em um material condutor transparente e expor ao sol que a energia é gerada.

Este é um grande passo para a difusão do uso de energias renováveis. O preço de painéis é um fator preponderante na aquisição deste tipo de fonte de energia, porém essa nova invenção pode ser um divisor de águas na história da energia solar. Imaginem no futuro toda parte externa de sua casa funcionando como um painel solar? Quem sabe sua cidade inteira? Adeus conta de luz!

Fontes:

Science debate

Green Patent Blog

“Eric Lane is a patent attorney at Luce, Forward, Hamilton & Scripps in San Diego, where he works in the Intellectual Property and Climate Change & Clean Technologies practice groups. Mr. Lane can be reached at or at elane@luce.com. He authors the Green Patent Blog. His new book — Clean Tech Intellectual Property: Eco-Marks, Green Patents and Green Innovation — is on sale now.”

Água gerando eletricidade. Nada de queimar combustível fóssil. Entretanto, não estavam contabilizando a emissão de gases do efeito estufa (GEE) no balanço geral. Ao se inundar uma área de floresta (tanto faz que tipo de vegetação, todas vão emitir, umas mais outras menos), a matéria orgânica submersa entra em decomposição, nas partes do reservatório onde existe oxigênio dissolvido na água, irá ser produzido gás carbônico, onde não existe (geralmente nas partes mais fundas e na margem), será produzido metano.

Nesse contexto é que começa as discussões. Alguns autores acreditam que os reservatórios emitem, por vezes, mais que usinas termoelétricas. O maior defensor desta visão é o pesquisador americano Philip Fearnside (INPA). Em artigo publicado recentemente na revista Oecologia Australis, o pesquisador refuta um artigo anterior sobre o balanço de emissões de GEE pelos reservatórios brasileiros. Tal artigo foi publicado por um aluno de doutorado orientado pelo Prof. Luiz Pinguelli Rosa. Pinguelli e Fearnside são os dois extremos na discussão sobre emissão de GEE por hidrelétricas. Eu pude conferir um simpósio em que os dois estavam presentes, sendo que a palestra de abertura foi do Fearnsinde. A discussão entre os dois (discussão científica, nada de agressão) foi bastante interessante e até engraçada em alguns momentos. O artigo do pesquisador Marco Aurélio (aluno de Pinguelli) veio também corrigir algumas outras estimativas de emissão de artigos anteriores, sendo que um deles de Fearnsinde. Estas estimativas tinham sido usadas como base para uma publicação da ELETROBRÁS em 2000 e, adivinhem só, Fearnsinde a contestou em outros 3 artigos posteriores. Pelo que vocês podem repararam, a discussão já está rolando a bastante tempo.

Recentemente, um artigo é publicado ano passado, pelo pesquisador Natan, aluno do Prof. Fábio Roland (UFJF), com os quais pude fazer matérias na época de graduação da UFRJ, Fábio era um dos professores da disciplina. Este artigo saiu na revista Nature Geoscience e revela padrões de emissão de reservatórios de hidrelétricas correlacionando-os com a região onde o reservatório se encontra. Citado neste artigo, um trabalho de 2000 revelava que reservatórios de água construídos por nós emitem cerca de 321 Tg de carbono para atmosfera por ano. As novas estimativas desse novo artigo revelam que os reservatórios destinados a produção de energia elétrica, 20% da área total de reservatórios de água, emitem cerca de 48 Tg de CO2 e 3 Tg de metano, correspondendo a 4 % do total das emissões de carbono de águas continentais e 16 % dos reservatórios construídos pelo homem. Mas o mais interessante é a correlação das emissões com a localidade do reservatório, onde os pesquisadores encontraram um padrão de maiores taxas de emissão em reservatórios situados em regiões de floresta Amazônica. Eles simularam que um reservatório de 5.000 Km2 (o dobro do tamanho de Tucuruí) emitira, em carbono equivalente, cerca de 1-2 Tg de carbono por ano se fosse construído em um ambiente temperado, sendo que esse número aumentaria para 4 Tg se fosse em um ambiente tropical não-amazoniano e para 7 Tg de carbono por ano se fosse em um ambiente amazônico.

Comparação entre os diferentes ambientes

Por mais que seja uma simulação feita a partir dos dados que eles coletaram para o artigo, este resultado é de grande importância para futuros projetos de construção de hidrelétricas e, nem de perto, coloca um ponto final na discussão sobre o papel das hidrelétricas no balanço global de carbono.

Referência:

Barros, N., Cole, J., Tranvik, L., Prairie, Y., Bastviken, D., Huszar, V., del Giorgio, P., & Roland, F. (2011). Carbon emission from hydroelectric reservoirs linked to reservoir age and latitude Nature Geoscience, 4 (9), 593-596 DOI: 10.1038/NGEO1211

Pueyo, S., & Fearnside, P. (2011). EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA DOS RESERVATÓRIOS DE HIDRELÉTRICAS: IMPLICAÇÕES DE UMA LEI DE POTÊNCIA Oecologia Australis, 15 (2), 199-212 DOI: 10.4257/oeco.2011.1502.02

 Estes compostos foram propostos por Rudolf Criegee em 1949, porém a detecção e como eles se comportam na reação só foi possível com um equipamento ultra moderno que usa uma fonte luminosa oriunda de um Síncrotron de terceira geração  para investigar reações químicas. Anterior a isso, sua presença era determinada indiretamente, o que gerava discrepâncias de várias ordens de grandeza em diferentes trabalhos e impossibilitando uma conclusão mais clara do papel destes compostos. Este novo equipamento de espectrometria de massa de fotoinização consegue identificar diferentes espécies isoméricas, por exemplo, ele conseguia diferenciar variações entre as concentrações de CH2OO (molécula de interesse) e de HCOOH (ácido fómico).

Luz do síncrotron em partículas do ar

 Estes compostos, agora chamados de Intermediários de Criegee, promovem a ozonólise (clivagem de ligações duplas entre dois átomos de carbono via reação com ozônio). Estas reações são de grande importância, pois geram aerossóis, desta forma, estimulando a formação de nuvens e, assim, maior reflexão de energia vinda do Sol. Isto é, maior quantidade de calor vindo do Sol é refletida para o espaço, não atingindo nosso planeta e, consequentemente, não o esquentando.

 Porém, sempre tem um porém, a maior fonte dos intermediários de Criegge são os vegetais. Desta forma, além do seqüestro de carbono da atmosfera durante a fotossíntese das plantas, elas ainda são capazes de liberar compostos que ajudam na formação de nuvens, o que indiretamente “resfria” o planeta. Sendo assim, temos mais uma pesquisa que nos indica o importante papel das plantas na regulação da temperatura na Terra e reforçando a ação extremamente danosa do desmatamento de áreas naturais.

 No artigo, os pesquisadores apresentam novos meios de produção destes compostos e, desta forma, gerar quantidade suficiente para analisar a cinética química destas reações. Em momento algum, os cientistas comentam sobre “aquecimento global”, muito menos como sendo seu trabalho uma solução para tal. Eles focaram somente na parte química da reação e não nos possíveis desdobramentos em larga escala de um possível uso destes compostos para combater o aquecimento global. Tomemos cuidado com as possíveis manchetes alegando a solução para nossos problemas cliamáticos.

Referência:

Welz, O., Savee, J., Osborn, D., Vasu, S., Percival, C., Shallcross, D., & Taatjes, C. (2012). Direct Kinetic Measurements of Criegee Intermediate (CH2OO) Formed by Reaction of CH2I with O2 Science, 335 (6065), 204-207 DOI: 10.1126/science.1213229

Um artigo publicado por pesquisadores italianos correlacionou a presença de drogas ilícitas no ar, com o seu uso ou consumo em uma dada região. Isto é, ao analisar amostras de ar de um bairro, por exemplo, eles conseguiam retirar impurezas atmosféricas comuns das amostras e analisar somente a presença de resíduos de cocaína ou canabióides. Em seguida, se utilizando de dados políciais de atividades criminosas ligadas ao tráfico, correlacionaram a concentração destas substâncias na atmosfera com as atividades criminosas. Para cocaína, a correlação a presença no ar em uma região e apreensões dessas droga na mesma região era de 0,54 (coeficiente de regressão de Pearson). Para o total de drogas ilícitas, esse coeficiente chegou a 0,74 e impressionantes 0,94 quando a quantidade encontrada no ar é correlacionada com requisições de internação de usuários. 

Lembrando de que quanto mais próximo de +1, mais relacionados são os fatores estudados. Não quer dizer que posso correlacionar qualquer coisa com qualquer coisas e, assim, explicarei os problemas do mundo. Por exemplo, posso pegar a quantidade de areia na praia e correlacionar com densidade demográfica de japoneses nos bairros de São Paulo. Hipotéticamente alguém poderia coletar esses dados e correlacioná-los. Imaginemos que encontremos um R2 de 0,72. Para dados empíricos, isso é uma correlação alta, porém não explica nada, pois um fator em nada tem a ver com o outro. Já a presença da droga no ar, em algum grau, poderia ter alguma relação com a sua manipulação pela a população da região. Existem trabalhos da anteriores que já observavam a circulação de drogas no ar das cidades.

Os pesquisadores alegam que este indicativo se melhor trabalhado pode ser usado em substituição dos levantamentos de uso e tráfico feito através de pesquisa e questionários junto a população. Este pesquisa ainda é recente e necessita dados, mas só de indicar a presença de tais drogas no ar já é algo interessante e preocupante.

Será que essa quantidade pode afetar a população em geral? Ninguém sabe, provavelmente pesquisas futuras poderão dar um indicativo.

Fonte: ScienceNow

Mais posts com bom humor biológico aqui. E outros sobre os citados negacionistas do clima aqui.

Do ótimo Non Sequitur.

Não é bem esse tipo que estou falando

Nesse contexto, os pesquisadores conseguiram dissolver o polímero em metanol e, em seguida, banharam sílica pirogênica (capaz de produzir materiais porosos). Ao secar, a solução de polímero adere na superfície desse material poroso e, assim, superfície de contato (diminui a razão superfície/volume) com o ar. Deste modo, a eficiência de absorção é aumentada drasticamente.

Comparado com o material que maior poder de absorção antes do seu desenvolvimento, a esponja dos californianos consegue absorver 1,72 nanomols de CO2 por grama de material frente os 1,44 nanomols do material antigo. Outra grande vantagem é que sua regeneração ocorre ao aquecer o material a 85 oC, bem abaixo dos 800 oC do anterior.

Além de poder ser usado em árvores artificiais, imitando o comportamento das suas correspondentes naturais, e, principalmente, como um “tampão” CO2 em baterias super eficientes que armazenam energia de fontes alternativas. Estes baterias utilizam o oxigênio do ar em suas reações químicas, porém qualquer pequena contaminação com CO2 pode danificá-las, sendo assim, esse novo material protegeria da influência de CO2.

Esse é o tipo de pesquisa que acredito ser o futuro na ciência de mudanças climáticas. Não acredito que que consigamos diminuir nossas emissões de gases estufa a ponto de naturalmente revertermos um possível cenário aumento de 2 oC (limite estimado para não enfrentarmos grandes calamidades climáticas globais).

Fonte: ScienceNOW

“if the last blue whale choked to death on the last panda, it would be disastrous but not the end of the world. But if we accidentally poisoned the last two species of ammonia-oxidizers, that would be another matter. It could be happening now and we wouldn’t even know”

Para quem não sabe, os micro-organismos oxidadores de amônia são os responsáveis pela transformação de amônia em nitrito, passo fundamental da transformação do nitrogênio para uma forma utilizável pela maior parte dos seres vivos. Já comentei aqui sobre o foco da conservação em bichos fofos e bonitos em detrimento dos bichos feios. Será que teríamos também campanhas das ONGs ambientalistas para salvarem as bactérias nitrificantes?

Claro que o foco da carta do Griffith não é esse. Campanhas que mostram a importância dos micro-organismos são fundamentais. Mas temos que avançar e muito na parte metodológica para uma melhor análise da diversidade e distribuição destes micro-organismos. Se os bichos feios não são considerados importantes, imaginem “bichos invisíveis”?

Na difícil tarefa de priorizar certas áreas para o investimento do escasso recurso da conservação, os micro-organismos não podem ser esquecidos. Não individualmente, mas sim áreas que fossem consideradas como uma importante fonte de diversidade microbiana. Como diria o Prof. Ricardo Iglesias do Departamento de Ecologia da UFRJ, “Eucarya é o barroco da natureza”. Sem ele, Bacteria e Archea viveriam felizes na imensidão do nosso e de outros planetas.

Referência:

Griffith, G. (2012). Do we need a global strategy for microbial conservation? Trends in Ecology & Evolution, 27 (1), 1-2 DOI: 10.1016/j.tree.2011.10.002

Dentre os estilos que mais gosto, as Alles são as preferidas. A fermentação deste tipo de cerveja ocorre na faixa de 15° a 25° C. Relembrando, a cerveja é uma bebida fermentada, na qual leveduras se alimentam dos compostos orgânicos liberados pela mistura de cereais, produzindo como resíduo metabólico álcool e gás carbônico.

As cervejas brasileiras mais populares são do tipo Lager. A fermentação delas ocorre em baixas temperaturas 4° a 9° C. Claro que não podemos comprar as Lagers brasileiras de massa (tipo Pilsen), nas quais além do malte normal, são adicionados milho ou arroz para complementar as fontes de carbono, diferente das puro malte ( para mais informações acesse esse link).

Porém, como uma fermenta em temperatura mais baixa e outras em mais alta? Isso se deve as leveduras usadas. No tipo Alle é usado a espécie Saccharomyces cerevisiae, usada também na fabricação de vinhos. Já o tipo Lager utiliza a Saccharomyces pastorianus, que é uma espécie híbrida da Saccharomyces cerevisiae com outra espécie desconhecida até recentemente. Isto possibilitou a produção de cerveja durante o inverno europeu.

Pesquisadores coletaram em florestas na Patagônia uma nova espécie chamada de Saccharomyces eubayanus capaz de fazer fementação em baixas temperaturas, vide o habitat no qual ela foi encontrada com temperatura média de 7°C . Ao analisar a sequência genética da porção do genoma da Saccharomyces pastorianus que não era originada da Saccharomyces cerevisiae, os cientistas encontraram uma semelhança de 99,5% com o genoma da Saccharomyces eubayanus. Bingo! Não era mais um mistério com qual espécie a Saccharomyces cerevisiae foi cruzada. Bem, na verdade, o mistério agora era outro. Como se deu esse cruzamento, uma vez que a nova espécie é encontrada na Patagônia e as a cerveja de fermentação fria (ou mais conhecidas como baixa fermentação) tem sua origem na Bavária do século XV?

Saccharomyces eubayanus

Existem duas hipóteses. A primeira consiste na possibilidade deste fungo ter viajado aderido na madeira das caravelas. Entretanto, como Colombo só cruzou o Atlântico no século XVI, as datas não batem direito. Cabe lembrar que, por mais que tenham começado a serem produzidas século XV, as cervejas de baixa fermentação só ficaram populares bastante tempo depois. Podemos supor que isso se deu depois da chegada deste fungo ao continente europeu. E a segunda hipótese consiste no fato deste fungo também habitar alguma parte da Europa, só que sua localização exata ainda continua desconhecida pelos pesquisadores.

Este tipo de trabalho é de grande valia para entendermos melhor a domesticação de microorganismos e como eles influenciaram a vida dos seres humanos ao longo de nossa história. Mas, bom mesmo, é entender melhor como surgiu a loira mais famosa do mundo.

Referência:

Libkind, D., Hittinger, C., Valerio, E., Goncalves, C., Dover, J., Johnston, M., Goncalves, P., & Sampaio, J. (2011). From the Cover: Microbe domestication and the identification of the wild genetic stock of lager-brewing yeast Proceedings of the National Academy of Sciences, 108 (35), 14539-14544 DOI: 10.1073/pnas.1105430108

Para começar, a duas semanas atrás me deparei com um post sobre um navio gerador de energia. Projetado pela Fraunhofer Center for Manufacturing Innovation (FCMI) este navio se aproveita da energia transportada pelas ondas para produzir e, consequentemente, armazenar a energia transformada (isto é, energia elétrica).

A pedido de patente WO 2011/060183 (nos próximos posts explico melhor esse sistema de numeração e trâmites de patentes) é direcionado a sistemas e métodos de “colheita” de energia compreendendo um barco, no qual estão acoplados a um aparato de captura de energia de ondas, sendo grande parte dela armazenada e uma pequena parte usada no próprio deslocamento do navio.

De acordo com a companhia, este sistema tem grandes vantagens como não precisar de cabos submersos de transporte da energia elétrica para o continente, possibilidade de se refugiar em momentos de tempestade (os outros sistemas são fixos) e evitam a presença de grandes estruturas fixas como obstáculos no mar. O site da empresa disponibiliza uma animação interessante mostrando o processo todo.

Não tenho certeza de quanto tempo esse navio deve produzir energia vinda das ondas para neutralizar todo impacto da produção do navio e das baterias necessárias para o armazenamento e transmissão (por exemplo, produção e transporte do aço para a confecção do navio). O que só torna válido se tal impacto conseguir ser compensado durante a vida útil do navio. Porém, acredito que é assim que a evolução tecnológica se dá. Em um primeiro momento, a eficiência pode não ser tão grande, mas os estudos sobre a matéria disponibilizam os aprimoramentos futuros.

Com isso, temos o primeiro post dessa série. Nos próximos, tentarei explicar melhor como se dá o processo de confecção, depósito, andamento e concessão de patentes aqui no Brasil e no resto do mundo e, claro, outros pedidos de patente ou patentes relacionados