Enzimas Aplicadas Ambiente, Biotecnologia, Energia José J. G. Moura
Enquadramento... "The Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change is an amendment to the international treaty on climate change, assigning mandatory targets for the reduction of greenhouse gas emissions to signatory nations" Energias Renováveis / Ambiente Hidrogénio Ventos Marés Solar Geotérmica Biomassa Ciclos N,S,O,H, C Toxicidade Poluição Remediação Sustentabilidade
BioCICLOS HIDROGÉNIO E AZOTO Produção / Consumo de Hidrogénio H + + 2 e H 2 Desnitrificação NO 3 - NO 2 - NO N 2 O N 2 Palavras chave: Ciclo do Hidrogénio / Hidrogenases / Energia / Biocombustíveis Ciclo do Azoto / Desnitrificação / Ambiente / Efeito de Estufa Bioremediação / Biossensores
um Mundo a Hidrogénio - esta década vector energético produção de energia vapor de água água fonte primária de energia sectores de consumo energético
HIDROGENASE - APLICAÇÕES Produção e consumo de hidrogénio HIDROGÉNIO - porquê?? A queima de Hidrogénio na presença de oxigénio liberta uma energia considerável e produz água Hidrogénio vector energético? Missão do Hidrogénio - Solar Today 2006 Renewable Hydrogen -- The Right Future? Ron Larson, Board Member of Hydrogen Now! Renewable Hydrogen -- Can We Get There? Susan Hock, Carolyn Elam and Debra Sandor, Renewable Hydrogen -- Can We Afford It? Margaret K. Mann and Johanna S. Ivy, NREL combustível KJ/g (25ºC e 1 atm) Hidrogénio 141.86 produção transporte armazenagem Metano 55.53 Propano 50.36 Gasoline 47.5 Diesel 44.8 Metanol 19.96
SISTEMA MODELO Bactérias Redutoras de Sulfato H + H 2 lactato SRB sulfato sulfureto
BioCICLOS H 2 E N 2 - HIDROGENASE e BIOCONVERSÃO DE ENERGIA Produção / Consumo H 2 2 H + + 2 e Novas estruturas [NiFe] Hidrogenases [Fe]-only Hidrogenases
BioCICLOS H 2 E N 2 - DESNITRIFICAÇÃO c b L b H Fe NO 3 - NaP NO 2 - CuNir ou NirK N? 2 O + 2e - + 2H + N 2 + H 2 O NO N 2 O N 2 NaR cd 1 ou NirS NOR N 2 OR ENZIMAS CHAVE metais Mo, Cu, Fe - Bioinorgânica
Corrente ( ma) nitrito Aplicações ENZIMAS do BioCICLO do H 2 E N 2 signal Construção de um Biossensor Electroquímico para Nitritos S GCE -65 25-50 DIcat (ma) 20 15 10 2,2 mm -35 5 0 0 150 300 450 600 750 P -20 nitrito (mm) -5 0 mm 10-0,4-0,6-0,8-1 Potencial vs ESC (V) Biossensores / nitratos / nitritos
Eléctrodo biofilme biofilme Aplicações ENZIMAS do BioCICLO do H 2 E N 2 matriz (sulfato) etanol redução oxidação meio estéril - controlo BIOFILME população bacteriana em contacto com uma superfície (numa matriz extracelular polimérica) BIOFILME-EA biofilme capaz de permutar electrões com uma superfície metálica População Bacteriana Biofilmes ElectroActivos - BEA
W.Water Aplicações ENZIMAS do BioCICLO do H 2 E N 2 fotovoltaíca electrólise H 2 H 2 H 2 N 2 N 2 N 2 H + H + H + H + H 2 H 2 N 2 N 2 H + H + H 2 N 2 N 2 H + V SRB NO 3 - NO 2 - NO N 2 O N 2 H 2 O 2H + + O 2 - utilização Efluentes + Bactérias H2O Cianobactérias (Hydrogenase + Nitrogenase) Células de Combustível Bioremediação
PROJECTOS - REDES COLABORAÇÕES FCT- MCTES REDES (Bioelectroquímica) spin-off Cursos Monográficos INTRA - REQUIMTE PROJECTOS EUROPEUS ex. EA-Biofilms NEST-508866 em preparação S 2- FP7 electrons SO 4 2- Marie Curie SO 4 2-
Alguns resultados relevantes 3 (4) novas estruturas de enzimas da desnitrificação Biofilme activo de bactérias redutoras de sulfato Biossensores para nitrato e nitrito Processos de bio-remediação (ambiente)
CONCLUSÕES Combustíveis Fosséis são LIMITADOS e POLUENTES Combustíveis Fósseis dependem do PODER POLÍTICO Alternativas! HIDROGÉNIO... a considerar! Esforços a desenvolver: segurança, produção. distribuição, armazenagem e utilização) Enzimas Ciclo N... um potencial biotecnológico! (GE) Implicações Ecológicas! Biossensores - Bioremediação - Efeito de Estufa The Stone Age did not end because they ran out of stones. The Oil Age would not end because we run out of oil. Huberts, Shell Hydrogen