O que é a bactéria Clostridium acetobutylicum?
A Clostridium acetobutylicum é uma bactéria gram-positiva que pertence ao género de Clostridia. Uma vez que a bactéria é capaz de produzir butanol e acetona através de enzimas (fermentativas), tem um significado biotecnológico especial. A bactéria C. acetobutylicum ocorre principalmente em sedimentos de massas de água, solos, mas também em muitos outros habitats. Em muitos organismos, a bactéria C. acetobutylicum também pode ser detectada na flora intestinal. Tal como muitos closterídios, a bactéria é, por isso, classificada como ubíqua, ou seja, presume-se que ocorre em todo o lado.
Quais são as características da bactéria Clostridium acetobutylicum?
A Clostridium acetobutylicum é uma bactéria gram-positiva constituída por um cromossoma circular e um plasmídeo circular. Sendo uma bactéria anaeróbia, o Clostridium acetobutylicum necessita de uma base sem oxigénio para formar células reprodutoras. Em condições aeróbicas, a bactéria é capaz de formar endosporos após apenas algumas horas. Estes podem mesmo persistir durante vários anos em substratos ricos em oxigénio. Em condições anaeróbias, volta a ser capaz de formar endosporos. Pertencente ao género de Clostridia, a bactéria pode deslocar-se activamente graças aos seus flagelos e é classificada como ubíqua. A bactéria Clostridium acetobutylicum é capaz de decompor açúcares (sacarolítica) e de produzir vários produtos de valor comercial . Estes incluem, sobretudo, as substâncias acetona, butanol e etanol.
Quando é que a bactéria Clostridium acetobutylicum foi isolada pela primeira vez?
A bactéria foi isolada pela primeira vez entre 1912 e 1914 por Chaim Weizmann. Weizmann cultivou a bactéria Clostridium acetobutylicum num processo a que chamou método ABE. Este método serviu-lhe principalmente para a produção das substâncias acetona, butanol e etanol. Durante a Primeira Guerra Mundial, estes produtos foram utilizados para a produção de TNT, mas também para a produção de pólvora. Especialmente na década de 1950, o método ABE foi amplamente utilizado. Actualmente, devido à crise em torno dos combustíveis fósseis, está a ser feita investigação sobre a utilização do método ABE para identificar novos processos petroquímicos.
Qual é o perigo do Clostridium acetobutylicum?
A bactéria Clostridium acetobutylicum é completamente inofensiva tanto para as plantas como para os animais. Embora a bactéria tenha sido detectada no cólon humano, não pode ser considerada parte da flora humana normal. No entanto, não parece ser tóxica para os mamíferos, a não ser que esteja presente em quantidades enormes .
Como é que as bactérias Clostridium acetobutylicum são utilizadas na biotecnologia?
Desde o século XX, as bactérias Clostridium acetobutylicum têm desempenhado um papel importante na biotecnologia. A acetona que pode ser obtida pela bactéria é necessária para a produção de borracha sintética. A Universidade de Manchester contratou Chaim Weizmann para trabalhar em fermentação, ou seja, a conversão microbiana de matéria orgânica por fungos e bactérias probióticas. Durante o seu trabalho no período de 1912 e 1914, Weizmann conseguiu com o seu chamado método ABE isolar várias estirpes, das quais ficou conhecido o Clostridium acetobutylicum. Em comparação com os métodos de fermentação conhecidos até à data, o método ABE de Weizmann oferecia a vantagem de uma maior eficiência.
Devido à eclosão da Primeira Guerra Mundial, a procura de acetona aumentou drasticamente. Entre outras coisas, era utilizada para a produção de pólvora sem fumo (cordite). Embora após o final da Primeira Guerra Mundial não houvesse praticamente nenhuma necessidade de acetona , o butanol passou a ser procurado como solvente na produção de tintas para a indústria automóvel . Até então, o butanol era um produto residual da produção de acetona . Com o crescimento da indústria automóvel nos anos 20, a procura de butanol também aumentou.
Como a indústria petrolífera se desenvolveu a um ritmo incrível no final dos anos 50 e nos anos 60, e o preço da fermentação aumentou ao mesmo tempo, o método ABE inventado por Weizmann não podia competir com a produção petroquímica . Em 1957, a maioria das instalações de fermentação tinha sido encerrada. No entanto, como o preço do petróleo tem vindo a aumentar continuamente, existem actualmente abordagens para repensar a fermentação para a produção de solventes industriais.
Estado actual da investigação sobre o Clostridium acetobutylicum
Em particular o butanol, mas também o etanol como produtos de fermentação do Clostridium acetobutylicum, tem sido investigado de forma particularmente intensa nos últimos anos como uma possível fonte alternativa de combustível para automóveis. O butanol tem a vantagem, em relação ao etanol, de emitir menos emissões mas também de ter uma eficiência mais elevada. Um estudo do ano de 2006 propôs a fermentação do butanol através de um novo processo patenteado, pretendendo assim substituir o método ABE que era comum até então. O novo processo de produção envolve a utilização de fibras de milho (incluindo, em particular, o xilema) para substituir o C. acetobutylicum como substrato e, assim, produzir butanol mais económico. A vantagem aqui também é que as fibras de milho são um subproduto de muitos processos agrícolas e, portanto, apresentam uma rica fonte de substrato.
Para além da produção de butanol , a C. acetobutylicum é também o foco de interesse da investigação para a produção de gás hidrogénio como fonte de energia alternativa. O gás hidrogénio não só tem uma grande quantidade de energia, como também pode ser extremamente útil como alternativa à gasolina , especialmente porque não produz dióxido de carbono ou gases com efeito de estufa . Actualmente, a maior parte do gás hidrogénio é produzida a partir de fontes não renováveis, pelo que um método alternativo de produção utilizando processos de fermentação seria extremamente valioso. A investigação recente sobre o Clostridium acetobutylicum está, portanto, a analisar diferentes processos de fermentação para investigar uma melhor produção de gás hidrogénio. Até agora, foi apresentado um reactor de leito de gotejamento como uma opção de produção. O reactor de leito de gotejamento utiliza a glucose como substrato, mas até agora produz apenas pouco gás hidrogénio para poder ser utilizado para fins industriais . No entanto, se o método for mais desenvolvido, um leito de gotejamento pode ser visto como uma possível ferramenta de produção para o futuro.