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Biotecnologia e propriedade industrial
Aula 4: Biotecnologia ambiental
Apresentação
Nesta aula, abordaremos os conceitos e as aplicações da biotecnologia ambiental, compreendendo os processos de
biorremediação, de formação de bioplásticos e de produção de biocombustíveis.
Além disso, enfatizaremos sobre as aplicações da biotecnologia para o controle da poluição.
Objetivos
Diferenciar os processos de biorremediação e as aplicações da biotecnologia no controle da poluição;
Explicar a formação de bioplásticos;
Descrever o processo de produção de biocombustíveis.
Palavras iniciais
A ideia de poluição ambiental abrange, entre outras coisas, o destino �nal inadequado de resíduos, o uso incorreto e o
lançamento acidental de compostos químicos, contaminando solos, águas super�ciais e subterrâneas, além de ambientes
marinhos, representando riscos globais ao meio ambiente e à saúde humana.
 © Tomas Castelazo, www.tomascastelazo.com / Wikimedia Commons
A biotecnologia ambiental é um sistema de conhecimento cientí�co e
de engenharia relacionado ao uso de microrganismos e seus produtos
na prevenção da poluição ambiental através do biotratamento de
resíduos sólidos, líquidos e gasosos, da biorremediação de ambientes
poluídos e do biomonitoramento de processos ambientais.
Biotecnologia ambiental
A biotecnologia ambiental está emergindo como um campo distinto, que combina as disciplinas de ciências biológicas,
ecologia e engenharia relacionadas para explorar processos biológicos (principalmente microbianos) em aplicações
ambientais, agrícolas e de tratamento de resíduos.
As vantagens do tratamento biotecnológico de resíduos são as seguintes:
1
Biodegradação ou desintoxicação de um amplo espectro de
substâncias perigosas por microrganismos naturais.
2
Disponibilidade de uma ampla gama de métodos
biotecnológicos para a destruição completa de resíduos
perigosos e diversidade das condições adequadas para
biodegradação.
Entre as técnicas utilizadas, a biorremediação é uma importante ferramenta para regenerar ambientes contaminados,
apresentando menor agressão ao ecossistema envolvido e podendo, assim, ser um meio de amenizar os danos causados.
Atenção! Aqui existe uma videoaula, acesso pelo conteúdo online
Saiba mais
https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/go0266/aula4.html
Para saber mais sobre o assunto, assista ao vídeo Biorremediação – 1 minuto com ciência.
Essa técnica pode ser empregada para atacar contaminantes especí�cos no solo e em águas subterrâneas. Apresenta como
vantagem o baixo custo e a pouca interferência no ambiente.
Os sistemas microbianos, como bactérias, fungos e plantas, são mais amplamente empregados em programas de
biorremediação, e os processos metabólicos dos organismos, principalmente os contaminantes, usam como energia fontes
que resultam em subprodutos não tóxicos ou menos tóxicos.
Saiba mais
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Para saber mais sobre o assunto, assista ao vídeo Biotecnologia na recuperação de áreas contaminadas.
Os tipos de técnicas utilizadas na biorremediação in situ estão divididas em bioestimulação, bioaumentação, bioventilação,
biorremediação intrínseca e �torremediação. Vamos conhecer um pouco mais algumas delas a seguir.
Clique nos botões para ver as informações.
Fitorremediação é o processo que consiste no uso de plantas para remoção de poluentes de solo ou água contaminados.
A �torremediação é uma alternativa ambientalmente amigável e econômica se comparada às atuais tecnologias de
remediação.  A contaminação do solo e da água com resíduos orgânicos ou inorgânicos apresenta grandes problemas, e
a remediação ambiental baseada em plantas tem sido amplamente adotada como uma tecnologia de limpeza favorável
para remover poluentes do meio ambiente ou torná-los inofensivos.
Fitorremediação 
A bioestimulação ocorre quando há crescimento de microrganismos naturais (autóctones). O processo consiste na
aplicação de microrganismos alóctones para aumentar a habilidade dessas comunidades em degradar a carga poluente
presente na biota.
Bioestimulação 
A biorremediação intrínseca utiliza o processo natural para a degradação dos poluentes, mas a descontaminação é lenta,
sendo necessário o monitoramento do local por um longo período.
Biorremediação intrínseca 
A bioventilação, por sua vez, é caracterizada pela injeção de ar ou oxigênio em solo e águas subterrâneas contaminados,
sendo ideal para grandes áreas contaminadas e mais e�ciente em ambiente aeróbio.
Bioventilação 
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O papel das cianobactérias
 (Fonte: Dr. Norbert Lange / Shutterstock.)
Estudos recentes mostraram que locais poluídos por petróleo são ricos em
consórcios de cianobactérias capazes de degradar os componentes do
óleo. As cianobactérias desses consórcios facilitaram os processos de
degradação.
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Engenharia genética integrada à biorremediação
A engenharia genética integrada à biorremediação auxilia na manipulação do genoma bacteriano, podendo aumentar a
desintoxicação de metais tóxicos e a restauração de locais contaminados. Essas técnicas incluem engenharia genética com
genes ou operons únicos, construção de vias e alternâncias das sequências de genes existentes.
Saiba mais
Para saber mais sobre o assunto, assista ao vídeo Fotorremediação: o uso de plantas para descontaminação ambiental.
Bioplásticos
A poluição por plásticos se tornou um problema global e uma ameaça à saúde ambiental e humana. 
Os bioplásticos bacterianos ou poli-hidroxialcanoatos, PHAs,
são um material lipídico acumulado por uma grande
variedade de microrganismos, quando em presença de
fontes abundantes de carbono.
Representam uma classe complexa de poliésteres
bacterianos de ocorrência natural, reconhecidos como bons
substitutos para polímeros produzidos petroquimicamente
não biodegradáveis.
 (Fonte: Brian Yurasits / Unsplash.)
As fontes de carbono assimiladas são processadas bioquimicamente em unidades de monômero de hidroxialcanoato,
polimerizadas e, em seguida, armazenadas na forma de inclusões insolúveis em água (ou grânulos) no citoplasma celular.
 (Fonte: SerPhoto / Wikipedia.)
O PHA tem sido o foco de atenção nas últimas três
décadas como um substituto potencial para plásticos à
base de petroquímicos não biodegradáveis.
Isso ocorre porque o PHA é um material biodegradável ideal,
que pode ser completamente mineralizado em água e
dióxido de carbono pela ação de microrganismos que
ocorre naturalmente.
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Biodiesel
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O biodiesel tem recebido muita atenção nos últimos anos. Trata-se de um combustível renovável, e�ciente, ecológico e
biodegradável, feito a partir de óleo vegetal, incluindo óleo de cozinha usado.
 (Fonte: SerPhoto / Shutterstock.)
Embora numerosos relatórios estejam disponíveis sobre a produção de biodiesel a partir de óleos vegetais de plantas
oleaginosas, como soja, girassol e óleo de palma, a produção de biodiesel a partir de microalgas é um campo emergente
recentemente.
A biotecnologia de microalgas parece possuir alto potencial para a produção de biodiesel, porque agora é possível um aumento
signi�cativo no conteúdo lipídico de microalgas através de abordagens de cultivo heterotró�co e engenharia genética.
Como um combustível alternativo e renovável, a produção de biodiesel é diretamente proporcional à produção de seu principal
coproduto, o glicerol bruto.
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Saiba mais
Para saber mais sobre o assunto, assista ao vídeo Fabricação de biodiesel é feita a partir de óleo de fritura.
 (Fonte: A_Ple / Shutterstock.)
Bioetanol
Além do biodiesel, o bioetanol é o principal combustível
usado como substituto da gasolina para veículos de
transporte rodoviário, sendo produzido, principalmente, pelo
processo de fermentação doaçúcar, embora também possa
ser fabricado por processos químicos.
As principais fontes de açúcar necessárias para a produção de etanol vêm de culturas como cana-de-açúcar, bagaço de cana,
algas e biomassa residual, entre outras.
Biomassa lignocelulósica
A biomassa lignocelulósica é um dos recursos de energia renovável e limpa mais promissores para reduzir as emissões de
gases de efeito estufa e a dependência de combustíveis fósseis.
A produção de etanol a partir de materiais lignocelulósicos é um dos maiores desa�os da atualidade, principalmente pela
di�culdade de acesso dos microrganismos devido à presença de lignina, motivo pelo qual são necessários pré-tratamentos.
Saiba mais
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Para saber mais sobre o assunto, assista ao vídeo Etanol de Segunda Geração (Etanol 2G) – produção de energia alternativa com
apoio do BNDES.
Biotecnologia ambiental
As transformações baseadas nos sistemas biológicos têm vários
atributos potencialmente favoráveis para a mitigação de impactos
ambientais.
A biotecnologia ambiental tem contribuído com conhecimentos sobre os mecanismos que regulam o funcionamento desses
organismos, por meio dos quais vem oferecendo métodos econômicos e ambientalmente adequados para o controle da
poluição, com base na melhoria da qualidade ambiental.
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 (Fonte: DW2630 / Shutterstock.)
A biotecnologia ambiental tem concentrado esforços para o
desenvolvimento de tecnologias capazes de limpar os ambientes aquático,
terrestre e aéreo, através de técnicas de remediação ambiental, prevenção,
detecção e monitoramento de poluição para o tratamento de águas
residuais, do solo e de poluentes gasosos.
Biorremediação de metais pesados
A biorremediação de metais pesados é um processo que consiste em transformar metais altamente tóxicos em substâncias
menos nocivas, usando plantas, algas, fungos, microrganismos ou suas enzimas.
A técnica, empregada para limpar o ambiente poluído, é considerada uma tecnologia mais barata e mais ecológica do que os
meios físico-químicos convencionais. Entre os metais pesados, a poluição por mercúrio (Hg) representa riscos globais ao meio
ambiente e à saúde humana.
 Controle ao uso de mercúrio
 Clique no botão acima.
Controle ao uso de mercúrio
Vários países, inclusive o Brasil, assinaram um acordo global para controlar o uso de mercúrio (Hg) no mundo, a
Convenção de Minamata.
O mercúrio está presente naturalmente no ambiente, mas também é decorrente das atividades antropogênicas, que
contribuem para o aumento da quantidade da ciclagem de mercúrio na Terra.
Nos sistemas aquáticos, o mercúrio pode ser convertido em metilmercúrio, forma mais tóxica, que bioacumula na
cadeia alimentar, representando uma séria ameaça à biota em todo o mundo.
 (Fonte: Artem Oleshko / Shutterstock.)
Saiba mais
Para saber mais sobre o assunto, assista ao vídeo Rio+20 – desa�os da sustentabilidade.
Atividade
1. A poluição é uma alteração indesejável nas características físicas, químicas ou biológicas da atmosfera, litosfera ou hidrosfera,
que causa ou pode causar prejuízo à saúde, à sobrevivência ou às atividades dos seres humanos e de outras espécies ou, ainda,
deteriorar materiais. Com base no exposto, o que são poluentes?
2. O petróleo e seus derivados podem acidentalmente atingir corpos de água nas fases de extração, transporte, aproveitamento
industrial e consumo. Entre os principais efeitos danosos impostos ao meio, está a formação de uma película super�cial que
di�culta as trocas gasosas entre o ar e a água, interferindo na aeração do corpo receptor. Que técnica, envolvendo a utilização de
microrganismos, pode ser utilizada para remediar solos contaminados com petróleo?
3. A biotecnologia ambiental contribui com conhecimentos de extrema importância para a vida no nosso planeta, os quais são
necessários para a resolução de problemas causados pelos diversos tipos de contaminantes ambientais. O desenvolvimento de
bioplásticos contribui para reduzir a quantidade de resíduos. Qual a principal diferença do bioplástico para o plástico comum?
4. Os combustíveis à base de petróleo e os materiais relacionados são fundamentais para as economias dos países
desenvolvidos e em desenvolvimento em todo o mundo. No entanto, esses recursos são �nitos, e espera-se que entrem em um
período de disponibilidade decrescente nas próximas décadas. Quais as alternativas para a substituição dos combustíveis
fósseis?
5. A educação e a conscientização são cada vez mais usadas para controlar e aumentar a e�cácia dos processos de remediação
dos impactos da poluição causada pelos metais pesados no meio ambiente. Uma das técnicas de biorremediação é a
bioaumentação. Explique sua de�nição.
Notas
A biorremediação
A biorremediação é uma técnica que utiliza sistemas biológicos para efetuar a limpeza de poluentes ambientais. O processo se
dá pela ação de microrganismos que utilizam poluentes tóxicos para obtenção de energia, convertendo os contaminantes em
CO2 e H2O, em condições que podem ser tanto aeróbicas como anaeróbicas. Também pode ser realizada in situ, no próprio
local de contaminação ou ex-situ, quando requer a transferência para outro local onde o tratamento seja realizado.
PHA
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O PHA é um termoplástico cristalino com propriedades comparáveis às do polipropileno.
Glicerol bruto
A maioria do glicerol bruto é usada como matéria-prima para a produção de outros produtos químicos de valor agregado,
seguidos por alimentos para animais.
Referências
BUCKERIDGE, M. S.; SANTOS, W. D. dos; SOUZA, A. P. As rotas para o etanol celulósico no Brasil. In: CORTEZ, L. A. B. (coord.).
Bioetanol de cana-de-açúcar: P&D para produtividade e sustentabilidade. São Paulo: Editora Blucher, 2010. p. 365-380.
LIMA, U. A. et al. Biotecnologia industrial – processos fermentativos e enzimáticos. 1. ed. São Paulo: Editora Blucher, 2001. p.
616.
TINÔCO, A. A. P. et al. Avaliação de contaminação por mercúrio em Descoberto, MG. Engenharia sanitária e ambiental. v. 15, n.
4, p. 305-314, 2010.
YANG, Q.; PAN, X. Correlation between lignin physicochemical properties and inhibition to enzymatic hydrolysis of cellulose.
Biotechnology and bioengineering, 2015.
Próxima aula
Tecnologia do DNA recombinante aplicada à saúde;
Biofármacos e kits e reagentes para diagnóstico, vacinas recombinantes, vacinas gênicas;
Terapia gênica, anticorpos monoclonais e células-tronco;
Clonagem terapêutica.
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