Ciência 2007
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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 Ciência 2007 BioCICLOS HIDROGÉNIO E AZOTO Produção / Consumo de Hidrogénio H+ + 2 e H2 Desnitrificação NO3- NO2- NO N2O N2 Palavras chave: Ciclo do Hidrogénio / Hidrogenases / Energia / Biocombustíveis Ciclo do Azoto / Desnitrificação / Ambiente / Efeito de Estufa Bioremediação / Biossensores Ciência 2007 um Mundo a Hidrogénio - esta década vector energético água fonte primária de energia produção de energia vapor de água sectores de consumo energético Ciência 2007 HIDROGENASE - APLICAÇÕES Produção e consumo de hidrogénio Missão do Hidrogénio - Solar Today HIDROGÉNIO - porquê ?? A queima de Hidrogénio na presença de oxigénio liberta uma energia considerável e produz água Hidrogénio – vector energético? • produção • transporte • armazenagem 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 Metano 55.53 Propano 50.36 Gasoline 47.5 Diesel 44.8 Metanol 19.96 Ciência 2007 SISTEMA MODELO Bactérias Redutoras de Sulfato H+ lactato SRB H2 sulfato sulfureto Ciência 2007 BioCICLOS H2 E N2 - HIDROGENASE e BIOCONVERSÃO DE ENERGIA Produção / Consumo H2 2 H+ + 2 e Novas estruturas [NiFe] Hidrogenases [Fe]-only Hidrogenases Ciência 2007 BioCICLOS H2 E N2 - DESNITRIFICAÇÃO c bL bH NO3 - NaP NaR ? CuNir ou NirK NO2- N2O + 2e- + 2H+ → N2 + H2O N2 N2O NO cd1 ou NirS Fe NOR ENZIMAS CHAVE – metais Mo, Cu, Fe - Bioinorgânica N2OR Ciência 2007 Aplicações ENZIMAS do BioCICLO do H2 E N2 Construção de um Biossensor Electroquímico para Nitritos signal S GCE -65 25 Corrente ( mA) 2,2 mM 15 10 5 0 0 150 300 450 600 nitrito P -35 |DIcat| (mA) 20 -50 750 nitrito (mM) -20 0 mM -5 10 -0,4 -0,6 -0,8 -1 Potencial vs ESC (V) Biossensores / nitratos / nitritos Ciência 2007 biofilme Aplicações ENZIMAS do BioCICLO do H2 E N2 matriz biofilme redução (sulfato) etanol oxidação meio estéril - controlo Eléctrodo 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 Ciência 2007 Aplicações ENZIMAS do BioCICLO do H2 E N2 fotovoltaíca electrólise H+ H2 H2 N2 N2 H+ H+ H2 H2 N2 N2 H+ H+ H2 N2 N2 H+ SRB NO3- NO2- NO N2O N2 Efluentes + Bactérias H2O W.Water V H+ N2 H2 H2O 2H+ + O2- Cianobactérias (Hydrogenase + Nitrogenase) utilização Células de Combustível Bioremediação Ciência 2007 PROJECTOS - REDES – COLABORAÇÕES • FCT- MCTES • REDES (Bioelectroquímica) spin-off – “Cursos Monográficos” • INTRA - REQUIMTE • PROJECTOS EUROPEUS ex. EA-Biofilms NEST-508866 • em preparação FP7 Marie Curie S2electrons SO42- Ciência 2007 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) Ciência 2007 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. Ciência 2007 The Oil Age would not end because we run out of oil. Huberts, Shell Hydrogen
