Os microrganismos moldaram a Terra por quase quatro bilhões de anos. Pelo menos um trilhão de espécies microbianas sustentam a biosfera — seja produzindo oxigênio ou sequestrando carbono. Micróbios prosperam em ambientes extremos e utilizam diversas fontes de energia, desde metano até metais. Além disso, conseguem catalisar reações complexas sob temperaturas e pressões ambientais com notável eficiência.

O potencial de explorar essas habilidades microbianas para reduzir substancialmente o impacto das atividades humanas no planeta já foi reconhecido por muitos. Bactérias e fungos já são utilizados para produzir materiais, combustíveis e fertilizantes de forma a reduzir o consumo de energia e o uso de matérias-primas derivadas de combustíveis fósseis, além de serem empregados na purificação de águas residuais e na eliminação de contaminantes.

Apesar de seu vasto potencial, as tecnologias baseadas em microrganismos continuam sendo amplamente negligenciadas nos planos internacionais de combate às mudanças climáticas e à perda de biodiversidade. Por exemplo, as discussões sobre o papel dessas tecnologias na substituição de produtos e processos dependentes de combustíveis fósseis foram mínimas ou inexistentes nas conferências das Nações Unidas sobre mudanças climáticas em 2023 e 2024 e sobre biodiversidade em 2022 e 2024.

Para melhor aproveitar a microbiologia no enfrentamento das mudanças climáticas e outros desafios de sustentabilidade, a União Internacional das Sociedades Microbiológicas e a Sociedade Americana de Microbiologia reuniram os autores deste artigo em dezembro de 2023. Esse grupo, composto por microbiologistas, cientistas da saúde pública e economistas, avaliou se certas tecnologias microbianas disponíveis no mercado poderiam contribuir para soluções sustentáveis escaláveis, éticas e economicamente viáveis. Identificamos abordagens cuja viabilidade técnica já foi demonstrada e que poderiam se tornar competitivas em relação às alternativas baseadas em combustíveis fósseis em um período de 5 a 15 anos.

Nosso trabalho nos convenceu de que intervenções baseadas em microrganismos têm um grande potencial como soluções tecnológicas para lidar com as mudanças climáticas e, ao reduzir a poluição e o aquecimento global, minimizar a perda de biodiversidade. A seguir, explicamos por que essas soluções são tão promissoras e destacamos questões que microbiologistas, cientistas do clima, ecologistas, especialistas em saúde pública, além de empresas, economistas e formuladores de políticas, precisarão considerar para implementá-las em larga escala.

O Potencial dos Microrganismos

O uso de genômica, ferramentas de bioengenharia e avanços em inteligência artificial está aprimorando a capacidade dos pesquisadores de projetar proteínas, micróbios ou comunidades microbianas. Utilizando essas e outras abordagens, a microbiologia pode ajudar a enfrentar três grandes problemas.

Primeiro, muitos produtos atualmente fabricados a partir de combustíveis fósseis (energia, combustíveis e produtos químicos) poderiam ser produzidos “alimentando” microrganismos com resíduos plásticos, dióxido de carbono, metano ou matéria orgânica, como bagaço de cana-de-açúcar ou lascas de madeira.

Entre as diversas empresas que aplicam soluções baseadas em microrganismos para enfrentar as mudanças climáticas, a LanzaTech, sediada em Skokie, Illinois, está desenvolvendo combustível de aviação em escala comercial a partir do etanol produzido pela metabolização de gases residuais industriais ou cana-de-açúcar por micróbios. A empresa NatureWorks, em Plymouth, Minnesota, fabrica polímeros, fibras e bioplásticos utilizando a fermentação microbiana de matérias-primas como mandioca, cana-de-açúcar e beterraba.

Em segundo lugar, os micróbios podem ser utilizados para limpar poluentes — desde gases de efeito estufa, petróleo bruto, plásticos e pesticidas até produtos farmacêuticos. A startup francesa Carbios desenvolveu uma enzima bacteriana modificada que decompõe e recicla o polietileno tereftalato (PET), um dos plásticos descartáveis mais comuns. Já a Oil Spill Eater International, no Texas, usa micróbios para limpar derramamentos de petróleo. Algumas empresas de gestão de resíduos na América do Norte estão utilizando bactérias chamadas metanotróficas para converter o metano proveniente de aterros sanitários em etanol, biocombustíveis, polímeros, plásticos biodegradáveis e produtos químicos industriais.

Por fim, os microrganismos podem tornar a produção de alimentos menos dependente de fertilizantes químicos e mais sustentável. A produção de amônia para fertilizantes envolve a queima de combustíveis fósseis para alcançar as altas temperaturas e pressões necessárias, liberando 450 megatoneladas de CO2 por ano. Além disso, o excesso de fertilizantes químicos que escorre para rios, lagos e oceanos causa proliferação de algas e a emissão de óxido nitroso, um gás de efeito estufa mais potente que o CO2 e o metano.

Diversas empresas já comercializam biofertilizantes contendo bactérias como rizóbios ou outros micróbios que aumentam a disponibilidade de nutrientes para as plantas. Pesticidas biológicos microbianos também oferecem aos agricultores uma alternativa para controlar pragas sem prejudicar a saúde humana ou animal ou liberar gases de efeito estufa.

Segurança e Viabilidade Econômica

Conforme as soluções baseadas em micróbios chegam ao mercado, questões de biossegurança se tornam cada vez mais importantes. Muitos desses métodos já foram testados e se mostraram seguros em laboratório, mas sua aplicação em larga escala pode apresentar desafios inesperados.

Medidas de segurança, como o desenvolvimento de bactérias projetadas para sobreviver apenas por curtos períodos ou sob condições ambientais específicas, já estão sendo implementadas. Além disso, testes em ambientes controlados podem preceder experimentos em campo, garantindo monitoramento contínuo.

No nível comercial, a viabilidade econômica dessas soluções depende de seu custo-benefício em comparação com alternativas fósseis. No nível social, a avaliação econômica deve considerar os benefícios ambientais, sociais e de saúde pública. Segundo um relatório da revista The Lancet de 2024, espera-se que a economia global sofra uma redução de 11% a 29% no rendimento total até 2050 devido aos impactos das mudanças climáticas sobre a saúde e o trabalho humano.

O mercado de biofertilizantes, por exemplo, deve crescer de US$ 1,59 bilhão em 2025 para US$ 4,71 bilhões até 2034. O mercado de combustíveis de aviação microbianos pode aumentar de US$ 0,9 bilhão em 2024 para US$ 64,1 bilhões até 2034. Já o mercado de gás de aterro sanitário, avaliado em US$ 3,8 bilhões em 2024, tem um crescimento projetado de 6,1% ao ano até 2034.

Conclusão

Soluções baseadas em micróbios não são uma panaceia para os desafios climáticos e da biodiversidade, mas podem ser uma peça-chave para uma economia sustentável, em conjunto com fontes renováveis de energia. Embora ainda sejam ligeiramente mais caras que tecnologias fósseis, seus custos podem diminuir rapidamente com investimentos adequados. Se houver apoio público e privado, essas tecnologias podem atender a demanda global de fertilizantes até 2050.

Nós, microbiologistas, estamos prontos para colaborar com especialistas em soluções químicas e físicas para combater a crise climática.

Fonte: Rádio Apucarana