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A forma atual de exploração de recursos naturais (“extrair – fazer – descartar”) não pode mais continuar, pois está levando ao esgotamento dos recursos da Terra e ameaçando a sobrevivência da espécie humana.  Um relatório recente do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (UNEP) mostra que 90% da perda de biodiversidade (extinção de espécies animais e vegetais) e stress hídrico são causados pela extração e processamento de recursos.

As indústrias extrativas são responsáveis por metade das emissões globais de carbono. Os recursos estão sendo extraídos três vezes mais rápido do que em 1970, embora a população tenha apenas dobrado nesse período. De 2000 a 2015, os impactes da extração e produção de metais nas alterações climáticas e na saúde duplicaram. Os minerais e metais contribuem para quase todos os setores da economia mundial. Os metais são necessários para a produção e armazenamento de energia limpa e renovável, veículos elétricos, eletrónica, comunicação digital e dispositivos biomédicos. A longo prazo, o grande desafio é atender às necessidades de recursos minerais de uma população global crescente que deve chegar a 8,5 bilhões em 2030, 9,8 bilhões em 2050 e 11,2 bilhões até o final do século.

Uma forma possível de evitar a extração de recursos é recuperar recursos do lixo. Normalmente, tentamos apenas evitar a poluição proveniente dos resíduos, mas agora é necessário recuperar recursos valiosos (energia, metais, nutrientes) dos resíduos que geramos. Podemos recuperar energia incinerando resíduos, mas ainda restam as cinzas. Produzimos anualmente 46 milhões de toneladas de cinzas (peso equivalente a 230 mil baleias azuis) no mundo, provenientes da incineração de resíduos sólidos municipais. Estas cinzas contêm metais em concentrações semelhantes a minérios de baixo teor e devemos recuperar os metais que elas contêm.

As bactérias podem ajudar-nos. A biolixiviação é um processo usado na exploração mineira para extrair metais usando bactérias adaptadas para viver em ambientes extremos – com altas concentrações de metais e condições muito ácidas (corrosivas) ou alcalinas (semelhantes a lixívia). As bactérias alimentam-se de nutrientes nos minerais, como ferro ou sulfatos, permitindo que o metal se separe da rocha.

Viver em ambientes extremos exige adaptações criativas. Algumas espécies de bactérias que vivem em ambientes sem oxigénio encontraram uma maneira de respirar que não o envolve. Esses micróbios resistentes, que podem ser encontrados nas minas, no fundo dos lagos e até mesmo no intestino humano, desenvolveram uma forma única de respiração. Enquanto as animais e plantas transferem elétrons para o oxigénio dentro das mitocôndrias de cada célula, as bactérias em ambientes sem oxigénio precisam encontrar outro aceitador de elétrons. Em ambientes geológicos, é frequentemente um mineral – por exemplo, ferro ou manganês. Outras bactérias respiram excretando e bombeando elétrons, ou seja, removem os elétrons produzidos durante o metabolismo e produzem efetivamente eletricidade. São as chamadas bactérias eletroativas.

Os microrganismos podem minerar eficientemente metais, mesmo que sua concentração seja baixa, diminuindo os custos de produção e causando menos poluição quando comparados aos métodos tradicionais (usando ácidos ou cianeto, por exemplo). As bactérias podem crescer naturalmente em minas e também podem ser facilmente cultivadas e reutilizadas. A biolixiviação pode ser uma alternativa mais barata e mais ecológica para recuperar metais do lixo. No entanto, a biolixiviação de resíduos nunca foi testada em escala piloto e a maior parte da investigação foi realizada apenas no laboratório. Ainda é necessário melhorar o processo e recolher mais dados a escalas maiores para torná-lo possível.

Cientistas e engenheiros estão explorando maneiras de aproveitar as bactérias eletroativas em células de combustível, tratamento de águas residuais, recuperar metais e produzir compostos orgânicos a partir de dióxido de carbono. Sistemas bioeletroquímicos – que usam micróbios para converter energia química armazenada em matéria orgânica biodegradável em bioeletricidade e produtos químicos – também podem ser usados para recuperar metais do lixo. Um exemplo dessa nova biotecnologia é a recuperação de cobre das águas residuais do fundo dos alambiques de cobre usados para fazer uísque.

Num futuro próximo, será possível recuperar energia, metais e nutrientes de diferentes tipos de resíduos usando os poderes das bactérias.