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Microalgas: um potencial biotecnológico

  • microalgas

O crescente interesse no estudo das microalgas se deve a 3 grandes pilares, a saber: biológico, ecológico e econômico. Em termos biológicos, o valor deste grupo de organismos reside na estruturação da atual atmosfera terrestre pela produção de maior parte do O₂ da atmosfera, dessa forma, possibilitando a vida sobre a superfície da Terra dos seres vivos aeróbicos. Ao passo que o fato de se constituírem em produtores primários atribui às algas a importância ecológica na medida em que estas sustentam a vida nos mares e oceanos desempenhando, assim, um papel ecológico fundamental na manutenção destes ecossistemas. Já a importância econômica é determinada pela sua diversidade na aplicação comercial, não apenas na indústria alimentícia à de medicamentos, de imunoestimulantes à biocombustíveis, como também, da cosmética à agricultura.

Características

Microalgas são elementos de um grupo muito heterogêneo de organismos, estão naturalmente presentes em diferentes ambientes aquáticos/úmidos, incluindo rios, lagos, oceanos e solos. São organismos com dois tipos de estrutura celular: procariontes ou eucariontes, que podem formar colônias, com pouca ou nenhuma diferenciação celular além de serem dotados de pigmentos, responsáveis por coloração variada e por metabolismo fotoautotrófico.

Podem ser cultivados em diversos sistemas de produção, com volume variando desde poucos litros até bilhões de litros. Os sistemas comumente empregados são pouco sofisticados, uma vez que muitas empresas desenvolvem cultivos a céu aberto, sob condições naturais de iluminação e temperatura, e com baixo ou nenhum controle destes parâmetros ambientais. No entanto, algumas empresas têm desenvolvido cultivos intensivos utilizando equipamentos específicos denominados fotobioreatores, nos quais é possível controlar os parâmetros ambientais como a iluminação, temperatura, pH, CO₂, entre outros, resultando em elevada produtividade.

Foto/Ref.: Colônia de Aphanocapsa incerta / Núcleo de Pesquisa em Ficologia

O Potencial

Por se reproduzirem muito rapidamente, que proporcionam uma grande quantidade de óleo e de biomassa. Sem dúvida, isso chamou a atenção de setores que necessitam de grandes quantidades de matéria-prima. Isso porque a biomassa de algas possui vantagens consideráveis sobre matérias-primas tradicionais:

  1. Alta produtividade – geralmente de 10 a 100 vezes maior do que as culturas agrícolas tradicionais
  2. Captura de carbono altamente eficiente
  3. Elevado teor de lipídios ou amido, que podem ser utilizados para produção de biodiesel ou etanol, respectivamente
  4. Cultivo em água do mar, ou água salobra ou mesmo em águas residuais
  5. Produção sobre terras não agricultáveis

O mercado de produtos derivados de algas

O número exato de espécies de microalgas ainda é desconhecido. A saber, atualmente são encontradas citações relatando que podem existir entre 200.000 até alguns milhões de representantes deste grupo. Tal diversidade também se reflete na composição bioquímica e, desta forma, as microalgas são fonte de uma quantidade ilimitada de produtos.

A princípio, os cultivos microalgais têm sido desenvolvidos visando à produção de biomassa, tanto para uso na elaboração de alimentos, quanto para a obtenção de compostos bioativos e medicinais com alto valor no mercado mundial, como pigmentos, ácidos graxos poli-insaturados, fármacos e outros, que são de grande interesse das indústrias de alimentos, química, farmacêutica e de cosméticos. Assim, as principais microalgas cultivadas comercialmente são espécies dos gêneros Chlorella e Arthrospira para a adição em alimentos naturais (health food), Dunaliella salina para a obtenção de betacaroteno e Haematococcus pluvialis para a obtenção de astaxantina.

CaracterísticasProdutoAplicação
PigmentosAstaxantina / Cataxantina
Ficocianina
Nutrição humana e animal
Biomédica (corantes)
Ácidos graxos poli-insaturadosEPA
DHA
Nutrição humana e animal Cosméticos (antioxidantes)
Aminoácidos tipo micosporinasPorphyraCosméticos (filtros solares)
FicocoloidesÁgar
Carragenina / Alginato
Alimentos (estabilizantes)
Biomédica / farmacêutica
EsteróisFitosteriolNutrição animal (aquacultura)
Biomédica
Aminoácidos e proteínasChlorella
Spirulina
Nutrição humana e animal
CarboidratosEtanol
Bioplásticos
Blocos Construtores químicos
LipideosBiodísel e bioquerosene
Surfactantes
Lubrificantes
Polímeros
BiomassaBiogás e energia
Fertilizantes
Biofixação de CO2 e tratamento de efluentes
Alimentos funcionais
EnzimasSOD
PGK
Luciferase e Luciferina
Enzimas de restrição
Health Food
Pesquisa
Biomédica

Não apenas as aplicações relacionadas acima, mas muitos estudos vêm sendo realizados em outros campos: no tratamento de águas residuais de inúmeros processos industriais, para a detoxificação biológica e remoção de metais pesados; como bioindicadores, na detecção de nutrientes (para as microalgas) e substâncias tóxicas (detergentes, efluentes industriais, herbicidas etc.). Ademais, na agricultura, a biomassa pode ser empregada como biofertilizante do solo. Além disso, pode sintetizar toxinas, as microalgas podem produzir uma gama de moléculas bioativas com propriedades antibióticas, anticâncer, anti-inflamatórias, antivirais, redutoras do colesterol, enzimáticas e com outras atividades farmacológicas.

Além disso, podem ser usadas na mitigação do efeito estufa, pela assimilação do CO₂, resultado do processo de queima dos combustíveis fósseis e de práticas agrícolas impróprias (como as queimadas, por exemplo). Ainda, possibilitam produção de biocombustíveis (biodiesel). Por fim as microalgas são úteis a produção de hidrogênio livre, por biofotólise na elaboração de um inseticida natural, pela recombinação de uma sequência do DNA da bactéria Bacillus thuringiensis var. israelensis (Bti) no genoma de uma espécie de microalga, consumida pelo mosquito da malária em sua forma larval.

Foto/Ref.: Colônia de Asterocapsa submersa / Núcleo de Pesquisa em Ficologia

O futuro verde

Sem dúvida, é muito grande a quantidade de compostos de interesse comercial que ainda podem ser obtidos através dos cultivos das microalgas. O crescente interesse por tecnologias limpas, sustentáveis e orgânicas para a obtenção de produtos para o consumo humano e medicinal, traz a necessidade, não apenas, de uma contínua busca por espécies e/ou variedades (cepas) capazes de sintetizar grandes quantidades de compostos específicos, mas de conhecimentos para potencializar a síntese desses produtos. Dessa maneira, também são necessárias pesquisas visando ao desenvolvimento e, principalmente, ao aperfeiçoamento dos sistemas de produção em escala comercial de forma a viabilizar alguns dos sistemas conhecidos. Por consequência, é importante a identificação dos produtos que podem ser extraídos das microalgas, bem como das suas possíveis atividades biológicas através de estudos clínicos, metabológicos e toxicológicos, além do desenvolvimento de mercados específico

Produtos Kasvi Microalgas


Referências: