Ciência sustentável: professores da BYU usam bactérias especiais para transformar resíduos em energia renovável

Durante anos, as instalações agrícolas em todo o país utilizaram digestores anaeróbicos para converter esterco de vaca em energia renovável. No entanto, estes digestores foram limitados a uma eficiência modesta de 30-40%. Agora, uma pesquisa inovadora liderada por uma equipe de professores da BYU está revolucionando o processo, tornando-o mais rápido e eficiente do que nunca, ao pré-tratar os resíduos com uma bactéria especial.

Os professores da BYU criaram o pré-tratamento de resíduos para melhorar a extração química que geralmente escapa dos digestores anaeróbicos. Seu design inovador converte os resíduos em uma sopa lamacenta de pequenas moléculas encadeadas, que é então bombeada para os digestores existentes para produzir gás natural utilizável. O processo aumenta significativamente a eficiência da captura de gás metano para 80–85%, realizando a transformação em menos da metade do tempo. Em vez dos convencionais 30-45 dias, os resíduos pré-tratados, incluindo resíduos vegetais desafiadores, requerem apenas um a dois dias de pré-tratamento e cinco a sete dias num digestor regular para serem completamente decompostos.

“Conseguimos fazer uma melhoria substancial em uma tecnologia existente que acredito que abençoará o mundo”, disse Jaron Hansen, professor de química e bioquímica da BYU, coautor do estudo. “Estávamos motivados porque temos que ser bons administradores da Terra.” O ingrediente secreto do pré-tratamento? Uma combinação de bactérias e arqueas que prosperam nos ambientes mais extremos da Terra. Os hipertermófilos sobrevivem melhor em temperaturas que variam de 170 a 230 graus Fahrenheit. Com temperaturas tão altas, um dos hipertermófilos que inicia o pré-tratamento de resíduos só pode ser encontrado nas fontes termais russas. Estes microrganismos existem há milhares de anos, mas foram recentemente reconhecidos como agentes de tratamento de resíduos.

Implementar esta tecnologia de pré-tratamento de resíduos não é tão simples quanto parece. “Não é tão fácil quanto misturar algumas bactérias e jogá-las em um grande tanque”, disse Zach Aanderud, professor de ciências vegetais e da vida selvagem da BYU, coautor do artigo. “Usamos muita química, genética e sequenciamento. Na verdade, trata-se de entender como as pequenas coisas que não podemos ver geram um enorme impacto em nossa vida e no meio ambiente.”

Os resíduos geram naturalmente metano quando são mantidos em tanques de retenção ou despejados em aterros, contribuindo eventualmente para as emissões de gases com efeito de estufa. Ao capturar esses resíduos de metano e utilizá-los para abastecer residências, esta tecnologia reutiliza o metano que já está sendo liberado no meio ambiente. É uma maneira perfeita de remover resíduos – e o cheiro que os acompanha – com recursos.

“No futuro, vejo isso como um grande benefício”, disse Aanderud. “Estamos a reduzir a quantidade de resíduos que a população cada vez maior está a criar e estamos a gerar energia de forma renovável que podemos utilizar diretamente.”

Aanderud disse que a energia renovável pode ajudar o mundo a depender menos de combustíveis fósseis e de fraturamento hidráulico, outras fontes de emissões de gases de efeito estufa. A limpeza de resíduos também evitará a contaminação da água por derramamentos tóxicos.

O processo patenteado de pré-tratamento de resíduos da BYU já está apresentando resultados promissores em aplicações do mundo real. Fazendas leiteiras em Indiana e Wisconsin já implementaram pré-tratamento em suas operações diárias, cada uma produzindo energia suficiente para abastecer uma pequena cidade. As principais empresas de engenharia como a Jacobs e a Aqua Engineering estão a utilizar o design patenteado para converter resíduos municipais em gás natural, contribuindo ainda mais para a produção de energia sustentável.

Como benefício adicional, a nova tecnologia de pré-digestão não requer nenhuma infraestrutura nova ou dispendiosa. Os cientistas podem usar os tanques existentes para capturar o metano, canalizando-o diretamente para as tubulações que transportam o gás natural para as residências.

Os professores da BYU, Hansen e Aanderud, trabalham neste projeto há mais de sete anos com a ajuda de mais de 30 estudantes de graduação e três de pós-graduação. Suas descobertas foram publicadas em 2021 e apresentadas na capa do prestigiado Biofuel Research Journal. Desde então, o grupo vem trabalhando para melhorar seu design.