teorico V

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<p>Fundamentos de</p><p>Biologia Molecular</p><p>e Biotecnologia</p><p>Material Teórico</p><p>Responsável pelo Conteúdo:</p><p>Prof. Dr. Bruno Cavalheiro Araujo</p><p>Revisão Textual:</p><p>Prof. Ms. Luciano Vieira Francisco</p><p>Biotecnologia e Sociedade I</p><p>• Biotecnologia na Indústria</p><p>• Biotecnologia e Meio Ambiente</p><p>• Biotecnologia e Biodiversidade</p><p>· Proporcionar ao aluno uma visão geral sobre a aplicação da Biotec-</p><p>nologia na indústria, principalmente química, e na conservação do</p><p>meio ambiente e biodiversidade.</p><p>OBJETIVO DE APRENDIZADO</p><p>Biotecnologia e Sociedade I</p><p>Orientações de estudo</p><p>Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem</p><p>aproveitado e haja uma maior aplicabilidade na sua</p><p>formação acadêmica e atuação profissional, siga</p><p>algumas recomendações básicas:</p><p>Assim:</p><p>Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte</p><p>da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e</p><p>horário fixos como o seu “momento do estudo”.</p><p>Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar, lembre-se de que uma</p><p>alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo.</p><p>No material de cada Unidade, há leituras indicadas. Entre elas: artigos científicos, livros, vídeos e</p><p>sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também</p><p>encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua</p><p>interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados.</p><p>Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discussão,</p><p>pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato</p><p>com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e aprendizagem.</p><p>Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte</p><p>Mantenha o foco!</p><p>Evite se distrair com</p><p>as redes sociais.</p><p>Mantenha o foco!</p><p>Evite se distrair com</p><p>as redes sociais.</p><p>Determine um</p><p>horário fixo</p><p>para estudar.</p><p>Aproveite as</p><p>indicações</p><p>de Material</p><p>Complementar.</p><p>Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar, lembre-se de que uma</p><p>Não se esqueça</p><p>de se alimentar</p><p>e se manter</p><p>hidratado.</p><p>Aproveite as</p><p>Conserve seu</p><p>material e local de</p><p>estudos sempre</p><p>organizados.</p><p>Procure manter</p><p>contato com seus</p><p>colegas e tutores</p><p>para trocar ideias!</p><p>Isso amplia a</p><p>aprendizagem.</p><p>Seja original!</p><p>Nunca plagie</p><p>trabalhos.</p><p>UNIDADE Biotecnologia e Sociedade I</p><p>Contextualização</p><p>Considerada uma das disciplinas mais importantes na área da Biologia,</p><p>principalmente pela sua aplicabilidade em diversos segmentos sociais, tais</p><p>como agricultura, pecuária e saúde, Fundamentos da Biologia Molecular e</p><p>Biotecnologia tem como objetivo principal fornecer uma visão global de como</p><p>podemos utilizar diversas ferramentas moleculares para solucionar problemas reais</p><p>da sociedade moderna, além de procurar otimizar diversos processos relacionados</p><p>com esses e muitos outros segmentos.</p><p>Assim, nesta Unidade abordaremos a aplicação da Biotecnologia na indústria,</p><p>conservação do meio ambiente e biodiversidade.</p><p>8</p><p>9</p><p>Biotecnologia na Indústria</p><p>Como sabemos, a Biotecnologia moderna é aplicada em diversas áreas do setor</p><p>produtivo da sociedade, atraindo grandes investimentos e gerando elevado número</p><p>de empregos diretos. Sem dúvidas, um marco da Biotecnologia industrial foi o</p><p>processo de Weizmann.</p><p>Chaim Weizmann foi um importante químico, de origem russa que, no século XIX</p><p>na Universidade de Manchester, através de um processo fermentativo utilizando a</p><p>bactéria Clostridium acetobutilycum, produziu em laboratório butanol e acetona.</p><p>A acetona era extremamente importante nessa época, principalmente na produção</p><p>de um tipo de pólvora – cordite –, já que era utilizada como solvente.</p><p>Devido à Primeira Guerra Mundial, a Inglaterra utilizava grandes quantidades</p><p>de acetona para produzir cordite, no entanto, a matéria-prima para sua produção</p><p>tinha de ser importada da Alemanha, elevando os custos produtivos e tornando sua</p><p>utilização inviável. Foi através do processo de Weizmann que a Inglaterra começou</p><p>a explorar as vias biotecnológicas de produção de acetona.</p><p>Durante a guerra, Chaim Weizmann foi recrutado pelo exército inglês, cedendo</p><p>sua patente para a Inglaterra e iniciando um projeto de produção de acetona</p><p>pela fermentação microbiana do amido de milho. Devido à sua importância na</p><p>Primeira Guerra Mundial, Weizmann foi escolhido pela Inglaterra como o primeiro</p><p>presidente do Estado de Israel.</p><p>A Indústria Química</p><p>Basicamente, a indústria química pode ser dividida em três principais setores:</p><p>i) empresas de petroquímicos básicos, que produzem matérias-primas como</p><p>o oetileno e o propileno; ii) empresas petroquímicas finais, que utilizam os</p><p>petroquímicos básicos para produzir subprodutos como o polietileno e o Policloreto</p><p>de Vinil (PVC); e iii) empresas de objetos de consumo, que utilizam os subprodutos</p><p>das empresas petroquímicas finais para a produção de objetos beneficiados.</p><p>Esses três setores químicos avançaram muito nas últimas décadas, ajustando-se</p><p>de forma rápida a situações adversas, como variações de preço de matérias-primas</p><p>e/ou de energia. Nesse contexto, desde a produção de acetona por Wezimann,</p><p>foram empregadas inúmeras técnicas biotecnológicas nas indústrias químicas,</p><p>criando, assim, novos produtos e melhorando antigos processos.</p><p>Para substituir um processo químico por um processo biotecnológico alguns</p><p>fatores precisam ser considerados, como o custo competitivo na produção e a</p><p>redução no impacto gerado ao ambiente, ou seja, favorecer a produção de produtos</p><p>utilizando matérias-primas de fontes renováveis. Um exemplo da utilização de</p><p>fontes renováveis é o emprego de espécies vegetais na produção de componentes</p><p>orgânicos que, em geral, são menos impactantes. Como exemplos podemos listar</p><p>9</p><p>UNIDADE Biotecnologia e Sociedade I</p><p>a cana-de-açúcar, importante para a produção de solventes, resinas e polímeros;</p><p>óleos de origem vegetal, como o óleo de canola e o de soja, importantes para a</p><p>produção de sabões e detergentes, tintas e lubrificantes; e a madeira, principalmente</p><p>proveniente de plantações de pinus e eucalipto, importantes na produção de</p><p>celulose, adesivos e polímeros.</p><p>De forma geral, a Biotecnologia moderna é amplamente utilizada na indústria</p><p>química, principalmente pelo emprego de microrganismos geneticamente modi-</p><p>ficados, melhorando processos e gerando novos produtos. No entanto, como sa-</p><p>bemos, deve ser sempre considerado o fator segurança, pois com isso a maioria</p><p>das indústrias químicas que utilizam organismos geneticamente modificados criou</p><p>linhagens tão específicas que a chance de sobreviverem fora do ambiente controla-</p><p>do da indústria é praticamente nula.</p><p>Produtos Biotecnológicos</p><p>Alguns produtos biotecnológicos criados por indústrias químicas são produzidos,</p><p>em alguns casos, em pequena escala e em categoria denominada química fina.</p><p>A produção desses metabólitos primários em pequena escala, geralmente origina</p><p>produtos de alto valor comercial, como fármacos e alguns insumos agrícolas. Neste</p><p>caso, um grande aporte tecnológico é empregado, de modo que a produção requer</p><p>um alto investimento financeiro. Por outro lado, alguns produtos são produzidos</p><p>em grandes quantidades e são, em geral, originados por tecnologias mais simples,</p><p>requerindo menores investimentos, como exemplos desses metabólitos secundários,</p><p>temos os ácidos orgânicos, solventes e polímeros. Assim, entre os metabólitos</p><p>gerados pela indústria química, destacam-se:</p><p>• Ácidos orgânicos: existe hoje uma gama de ácidos orgânicos provenientes</p><p>de processos biotecnológicos, entre os quais podemos citar o ácido cítrico,</p><p>proveniente da fermentação realizada pelo fungo Aspergillus niger, sendo</p><p>comumente utilizado em indústria alimentícia como acidulante e conservante.</p><p>Outro ácido orgânico importante para a indústria é o ácido acético, que é</p><p>produzido pela fermentação de uma classe específica de bactérias – gênero</p><p>Acenobacter – e pode ser aplicado na produção de solventes, plásticos em</p><p>geral, resinas, além de muitos outros produtos fundamentais para a sociedade;</p><p>• Aminoácidos: a produção de aminoácidos por indústrias químicas basicamente</p><p>é direcionada para suprir a demanda da indústria nutricional humana e de</p><p>nutrição animal. É incontável o número de produtos que utilizam aminoácidos</p><p>originados de microrganismos em sua produção; entre muitos, podemos</p><p>destacar para a nutrição humana o ácido glutâmico, muito utilizado na cozinha</p><p>oriental, e os ácidos L-asparático e L-fenilalanina, utilizados principalmente</p><p>na produção de aspartame. Já na nutrição animal, podemos destacar diversos</p><p>aditivos alimentares que visam a melhora do setor produtivo, como a L-cisteína</p><p>e L-treonina;</p><p>10</p><p>11</p><p>• Enzimas: as enzimas sintetizadas por processos biotecnológicos podem ser</p><p>empregadas em muitos setores produtivos, tais como alimentar, nutrição</p><p>animal, produtos de higiene e indústrias farmacêuticas. Utilizando processos</p><p>relativamente simples, essas enzimas podem ser sintetizadas a partir de tecidos</p><p>vegetais e animais como, por exemplo, a extração de pepsina do tecido hepático</p><p>de suínos. No entanto, a extração dessas enzimas a partir de animais e plantas</p><p>apresenta uma série de limitações, podendo ser negativamente influenciada</p><p>por variações como a disponibilidade de terra, alterações climáticas – como</p><p>o regime pluviométrico –, redução da produção por patologias e pragas,</p><p>entre outras razões. Com isso, a produção de enzimas a partir da ação de</p><p>microrganismos surge como uma alternativa estável e biossustentável para</p><p>substituir os produtos provenientes da extração de espécies vegetais e animais.</p><p>Biocombustíveis</p><p>Aproximadamente dois terços dos combustíveis utilizados no mundo são</p><p>provenientes de fontes não sustentáveis, é o caso do carvão e do petróleo.</p><p>Esses combustíveis podem ser considerados extremamente impactantes ao meio</p><p>ambiente, primeiramente por se tratar de fontes finitas de extração e também</p><p>pela geração de poluentes causadores de processos muitas vezes irreversíveis,</p><p>principalmente pela elevada liberação de CO2. Devido a isso, uma série de</p><p>combustíveis alternativos foram produzidos nas últimas décadas – e continuam em</p><p>produção –, dado principalmente pela fermentação de biomassa vegetal. O Brasil</p><p>pode ser considerado uma referência mundial na produção de biocombustível,</p><p>principalmente pela elevada produção de etanol. Abordaremos agora, de forma</p><p>mais detalhada, alguns conceitos de produção de etanol e biogás.</p><p>• Etanol: apesar de muito difundido no Brasil, devido principalmente à grande</p><p>produção de cana-de-açúcar, o etanol pode ser originado pela fermentação</p><p>de uma série de outros substratos que contenham elevado teor de açúcar</p><p>como, por exemplo, a beterraba e o milho. O processo mais comum para a</p><p>produção de etanol consiste da fermentação. Nesse processo, adiciona-se ao</p><p>caldo extraído de vegetais, como a cana-de-açúcar, microrganismos que clivam</p><p>o açúcar (C6H12O6) em duas moléculas de etanol (C2H5OH) e mais duas de gás</p><p>carbônico (CO2).</p><p>A produção de etanol utilizando cana-de-açúcar como substrato, basicamente é</p><p>realizada em seis etapas (Figura 1): moagem, obtenção do melaço; hidrólise,</p><p>processo de decantação e remoção do sobrenadande; fermentação, através</p><p>da incorporação principalmente do fungo Saccharomyces cerevisae que,</p><p>como dito, clivará o açúcar em etanol e CO2; destilação, separa-se por técnicas</p><p>de evaporação o etanol de um subproduto denominado vinho; desidratação,</p><p>remoção de água para originar o álcool anidro, com graduação alcoólica</p><p>de cerca de 99,5%; e armazenamento, o etanol anidro é armazenado em</p><p>enormes tanques para posteriormente ser transportado até as distribuidoras.</p><p>11</p><p>UNIDADE Biotecnologia e Sociedade I</p><p>Figura1 – Etapas da produção de etanol utilizando a cana-de-açúcar como substrato</p><p>Fonte: Acervo do Conteudista</p><p>• Biogás: a produção de biogás é realizada, principalmente, pela fermentação</p><p>de uma série de compostos orgânicos normalmente descartados, tais como</p><p>esterco, efluentes de empresas e até mesmo esgoto doméstico. O processo de</p><p>produção é relativamente simples e consiste na inserção do substrato em um</p><p>biodigestor que, além de não possuir oxigênio em seu interior, propicia condi-</p><p>ções ideais de temperatura e pH para o crescimento de bactérias anaeróbicas.</p><p>Sobre uma condição de anaerobiose, esses microrganismos formam, como</p><p>produtos finais, metanol (CH4), dióxido de carbono (CO2) e água (H2O), ele-</p><p>mentos que compõem a estrutura química do biogás. Entre muitas aplicações,</p><p>o biogás pode ser utilizado, por exemplo, como combustível veicular e na ge-</p><p>ração de energia elétrica. Além da importância ambiental, pela não utilização</p><p>de combustíveis fósseis, os resíduos gerados pelos biodigestores podem ainda</p><p>ser utilizados como adubo orgânico – resíduo sólido – e como biofertilizantes</p><p>– resíduo líquido –, já que são extremamente ricos em nutrientes como nitro-</p><p>gênio, fósforo e potássio.</p><p>Figura 2 – Representação da produção de biogás a partir de resíduos industriais e da produção agrícola</p><p>Fonte: Acervo do Conteudista</p><p>12</p><p>13</p><p>Biotecnologia e Meio Ambiente</p><p>Como vimos, o emprego da Biotecnologia no setor indústrial, além de possíveis</p><p>reduções de custos, pode ainda reduzir os impactos causados ao meio ambiente,</p><p>como exemplo temos a substituição de combustíveis fósseis por biocombustíveis. No</p><p>entanto, a aplicação da Biotecnologia no meio ambiente vai além do desenvolvimento</p><p>de produtos sustentáveis, podendo desempenhar papel fundamental na prevenção,</p><p>remediação e monitoramento de fatores impactantes.</p><p>A comprovação da eficiência de tecnologias “limpas” e alterações irreversíveis ao</p><p>ambiente, causadas principalmente por grandes indústrias, conscientizaram parte</p><p>da população sobre a importância da utilização de práticas menos impactantes.</p><p>Claramente esses danos ambientais são, em sua maior parte, causados por grandes</p><p>indústrias, devido principalmente à queima de combustíveis fósseis, liberação de</p><p>efluentes inadequadamente tratados – quando tratados – e utilização de compostos</p><p>altamente químicos e de difícil manipulação e descarte. Especificamente no Brasil,</p><p>devido a uma fiscalização inadequada e por interesses econômicos, infelizmente</p><p>essas práticas ainda são comuns.</p><p>Um exemplo clássico de processo insustentável é a utilização de embalagens</p><p>plásticas nos diversos segmentos do setor alimentício. Além de ser um composto</p><p>que exige longo tempo para ser degradado no ambiente, utiliza ainda uma fonte</p><p>não renovável – petróleo – para sua produção. Calcula-se que até 20% de todo</p><p>lixo gerado no mundo está relacionado a esse tipo de embalagem. Alguns países</p><p>desenvolveram práticas sustentáveis para a produção desse tipo de material, como</p><p>a utilização de polímeros provenientes de ação bacteriana ou de origem vegetal, de</p><p>modo que reduziram de forma significativa a quantidade de lixo, além de produzir</p><p>um produto biodegradável, ou seja, que permanecerá por tempo muito reduzido no</p><p>ambiente se comparado às embalagens plásticas.</p><p>O rápido avanço de técnicas moleculares permitiu o desenvolvimento de</p><p>processos produtivos menos impactantes. Como exemplo, temos a criação de um</p><p>tipo transgênico de batata utilizado no processo de produção de celulose – não é</p><p>destinado para o consumo humano ou de animais. O produto mais empregado</p><p>para dar consistência ao papel é o amido, que geralmente é extraído da mandioca,</p><p>já que entre todos os vegetais é o que mais possui esse substrato. No entanto,</p><p>apenas uma porção química do amido, denominada amilopectina é utilizada no</p><p>processo de produção, restando outra porção denominada amilose e que, em</p><p>geral, não possui aplicação direta em nenhum outro setor produtivo – pelo menos</p><p>não na mesma magnitude que a produção de celulose –, sendo considerada um</p><p>problema em potencial para a indústria. A batata transgênica foi criada para conter</p><p>100% de amilopectina, com isso, além da redução do custo produtivo – já que</p><p>basicamente não existe descarte –, o impacto causado pelo descarte de amilose</p><p>é</p><p>significativamente reduzido.</p><p>13</p><p>UNIDADE Biotecnologia e Sociedade I</p><p>Outro setor importante quando pensamos em produtividade e seus impactos</p><p>no meio ambiente é a agricultura. A intensa e costumeira utilização de defensivos</p><p>agrícolas e fertilizantes de origem química, aliados ao aumento produtivo – para</p><p>suprir o aumento populacional –, impactam significativamente o meio ambiente,</p><p>em especial o ambiente aquático, já que este é o aceptor final de todo o ambiente.</p><p>O alto regime pluviométrico exigido na cultura de muitas espécies vegetais, em</p><p>associação à utilização de fertilizantes agrícolas, por exemplo, quase sempre resulta</p><p>em diminuição dos estoques naturais de organismos aquáticos, dado pela redução</p><p>da oxigenação causada principalmente pela proliferação de algas, que crescem</p><p>descontroladamente devido aos nutrientes lixiviados da lavoura, tal processo é</p><p>denominado eutrofização (Figura 3):</p><p>Figura 3 – Esquema representando o processo de eutrofização em um lago. (A) lago em uma situação normal,</p><p>sem interferência antrópica, e (B) lago eutrofizado devido principalmente a más práticas agrícolas</p><p>Fonte: Acervo do Conteudista</p><p>Importante!</p><p>Que o ambiente aquático pode ser classificado de acordo com seu grau de trofia em:</p><p>i) oligotrófico, que são corpos de água claros, com baixa produtividade e deposição</p><p>de matéria orgânica; ii) mesotrófico, corresponde a corpos de água com intermediária</p><p>produtividade e deposição de matéria orgânica; e iii) eutrófico, que são caracterizados</p><p>por coloração escura, com elevada produtividade e deposição de matéria orgânica?</p><p>Você Sabia?</p><p>Resíduos Sólidos e Líquidos</p><p>De maneira geral, todos os compostos orgânicos podem ser biodegradados.</p><p>Como vimos, o produto final da degradação de matéria orgânica em condição</p><p>anaeróbica é o biogás, enquanto que em condição aeróbica – presença de oxigênio</p><p>– a matéria orgânica é biodegradada e como produto final temos CO2 e água.</p><p>A produção de lixo orgânico, seja industrial ou mesmo residencial, é um dos fatores</p><p>mais impactantes para o meio ambiente, devido principalmente a um inadequado</p><p>sistema de descarte. No Brasil, a maior parte do lixo orgânico é depositada em</p><p>aterros sanitários altamente impactantes, muitas vezes causando a contaminação</p><p>14</p><p>15</p><p>de lençóis freáticos, além do impacto causado pela liberação indiscriminada de gás</p><p>– contribuindo para o efeito estufa. Em alguns países – e em alguns poucos casos</p><p>também no Brasil –, os resíduos sólidos urbanos são tratados eficientemente em</p><p>usinas de compostagem que previamente separam o lixo seco, como plástico e</p><p>vidro, para a reciclagem e utilizam a matéria úmida – orgânica – para a produção</p><p>de adubo, que possui alto valor agregado (Figura 4).</p><p>$</p><p>Descarte de resíduos</p><p>Armazenamento</p><p>Prensagem</p><p>Recursos gerados pela</p><p>reciclagem podem virar</p><p>investimento para a população</p><p>Composto Orgânico</p><p>Usado como adubo, nas</p><p>plantações e praças públicas</p><p>Coleta manual de materiais</p><p>recicláveis: papel, plástico,</p><p>vidro e alumínio.</p><p>Outros metais são</p><p>coletados por eletro-imã</p><p>Matéria orgânica</p><p>Compostagem</p><p>Peneiramento</p><p>Apenas 11% do material que</p><p>não pode ser aproveitado irá</p><p>para o aterro</p><p>Esteira de catação</p><p>Composto Orgânico</p><p>Figura 4 – Sistema de reciclagem empregado em uma usina de compostagem-modelo</p><p>Veja um modelo de usina de compostagem para produção agrícola em:</p><p>https://youtu.be/2XS-eUFiFRM</p><p>Ex</p><p>pl</p><p>or</p><p>Outra atividade altamente impactante e causadora de problemas sanitários,</p><p>principalmente em países emergentes, é a liberação de esgoto – resíduo líquido</p><p>– inadequadamente tratado, ou muitas vezes sem nenhum tipo de tratamento,</p><p>em cursos de água. Como vimos, o ambiente aquático é o aceptor final de todos</p><p>os ambientes, seja lençóis freáticos, ou mesmo rios, lagos, lagoas e até mesmo</p><p>oceanos. De modo que a deposição de quantidades excessivas de matéria orgânica</p><p>no ambiente aquático propicia a propagação de algumas espécies aquáticas,</p><p>principalmente bactérias e algas, reduzindo os níveis de oxigênio do ambiente e,</p><p>consequentemente, reduzindo os estoques naturais da fauna local.</p><p>Quando pensamos no ambiente dulciaquícola, essa realidade é ainda mais</p><p>perturbadora, já que a eutrofização causada pelo crescimento de algumas espécies</p><p>de algas, além de consumir o oxigênio do ambiente, impede a passagem de luz a</p><p>partir da lâmina de água, inibindo o crescimento de plantas, alterando assim toda</p><p>a cadeia trófica.</p><p>Ademais, algumas alternativas podem ser adotadas para o tratamento de efluentes,</p><p>seja doméstico ou mesmo industrial. O método mais utilizado consiste de três etapas</p><p>principais: i) um tratamento primário é realizado através da filtragem de dejetos</p><p>grandes como lixos e entulhos, seguido por sedimentação e posterior remoção do</p><p>sobrenadante – na maioria das vezes composto por gordura –; ii) no tratamento</p><p>secundário o líquido proveniente do tratamento primário pode ser tratado em</p><p>lagoas, filtros biológicos, tanques de filtragem, todos contendo grande biomassa de</p><p>microrganismos aeróbicos ou anaeróbicos, os quais degradarão e mineralizarão a</p><p>15</p><p>UNIDADE Biotecnologia e Sociedade I</p><p>matéria orgânica, e novamente em um tanque de decantação, separa-se o líquido</p><p>do lodo; iii) no tratamento terciário geralmente são empregados procedimentos</p><p>químicos relacionados à volatização da amônia e precipitação de fosfato, de modo</p><p>que o rejeito sólido restante pode ainda ser utilizado como adubo.</p><p>Algumas empresas utilizam ainda uma forma avançada de tratamento, já que</p><p>apenas os microrganismos biodegradantes não são suficientes para tratar seu</p><p>efluente, que consiste da utilização de aparelhos sofisticados, os quais emitem luz</p><p>UV ou injetam ozônio antes do descarte, eliminando definitivamente possíveis</p><p>microrganismos patogênicos. Um método interessante para comprovar a integridade</p><p>e sanidade de um efluente industrial, e que é adotado por muitas empresas é a</p><p>instalação de um aquário com peixes, abastecido com água do efluente tratado,</p><p>esta é, sem dúvidas, uma excelente forma de comprovar o comprometimento da</p><p>indústria com a preservação do meio ambiente.</p><p>Apesar de menos impactante – quando pensamos individualmente –, o</p><p>tratamento de efluentes domésticos é fundamental para a conservação do meio.</p><p>Devido ao rápido crescimento populacional, muitos países não desenvolveram</p><p>estratégias adequadas para tratar efluentes domésticos, sendo o tratamento muitas</p><p>vezes inacessível, principalmente para famílias de baixa renda. Nessas regiões o</p><p>esgoto é liberado a céu aberto, até encontrar algum curso de água e finalmente ser</p><p>depositado no ambiente aquático, ou mesmo ser liberado em fossas rudimentares</p><p>– buracos simples no solo, denominados fossa negra –, contaminando o solo e o</p><p>lençol freático.</p><p>Algumas soluções simples podem evitar esse tipo de contaminação, principalmente</p><p>dado pela construção de fossas sépticas, que podem ser construídas utilizando</p><p>materiais de baixo valor comercial, como bombonas velhas e brita, por exemplo.</p><p>Tal sistema é geralmente constituído por um reservatório para decantação – fossa</p><p>séptica –, seguido por um filtro anaeróbico – que criará o ambiente adequado para</p><p>a ação de microrganismos que decomporão a matéria orgânica – e um sumidouro,</p><p>onde o efluente tratado será descartado, ou pode-se ainda utilizar o efluente tratado,</p><p>rico em nitrogênio, para irrigação (Figura 5):</p><p>Figura 5 – Sistema de construção de fossa séptica simples para tratamento de efluente doméstico</p><p>Fonte: Acervo do Conteudista</p><p>16</p><p>17</p><p>Veja o sistema de construção de uma fossa séptica simples para famílias carentes em</p><p>https://youtu.be/GU3qY0N2x30</p><p>Ex</p><p>pl</p><p>or</p><p>Gases Estufa</p><p>O termo efeito estufa é dado ao processo físico de absorção e retenção de</p><p>calor por gases presentes na atmosfera terrestre. Sem esse processo natural a</p><p>temperatura terrestre não seria propícia para a vida como conhecemos hoje – a</p><p>temperatura média seria aproximadamente de -20ºC).</p><p>ATMOSFERA</p><p>Efeito de Estufa</p><p>A - A radiação solar</p><p>atravesa a atmosfera.</p><p>A maior parte da radiação</p><p>é absorvida pela superfície</p><p>terrestre e aquece-a.</p><p>B - Alguma da radiação</p><p>solar é re�etida pela</p><p>Terra e atmosfera, de</p><p>volta ao espaço</p><p>C - Parte da radiação infravermelha</p><p>(calor) é re�etida pela superfície da</p><p>Terra, mas não regressa ao espaço,</p><p>pois é re�etida de novo e absorvida</p><p>pela camada de gases de estufa que</p><p>envolve o planeta.</p><p>O efeito é o aquecimento da superfície</p><p>terrestre e da atmosfera.</p><p>A</p><p>B</p><p>C</p><p>Figura 6 – Esquema representando o efeito estufa na Terra</p><p>Fonte: Adaptado de iStock/Getty Images</p><p>A intervenção humana ao longo da história, principalmente após a Revolução</p><p>Industrial, acentuou o efeito estufa devido à utilização de práticas impactantes, tais</p><p>como a queima de combustíveis fósseis para a geração de energia – emitida princi-</p><p>palmente por grandes indústrias e pelo setor automotivo –, atividades agropecuá-</p><p>rias – como a alteração do solo, principalmente por monocultivos – e pecuária – a</p><p>grande produção de gado de corte mundial eleva a emissão do gás metano.</p><p>Aproximadamente 99,9% dos gases que participam do esfeito estufa são</p><p>constituídos por N2 e vapor de água provenientes de processos naturais, como a</p><p>evaporação dos oceanos e corpos de água, por exemplo. Mas mesmo em pequenas</p><p>proporções, a emissão de outros gases como o CH4 e o CO2 pode interferir nesse</p><p>balanço sutil. Podemos imaginar que se os gases estufa desempenham a função</p><p>de reter calor na atmosfera, a maior emissão de outros gases, por consequência,</p><p>elevará a temperatura terrestre, causando o denominado aquecimento global.</p><p>Nos últimos anos, o termo aquecimento global foi popularizado, sendo motivo</p><p>de apreensão por toda a população. Esse processo interfere no clima mundial,</p><p>por alteração de muitos fatores, como o descongelamento acentuado de geleiras,</p><p>alterações no regime pluviométrico e períodos extensos de seca. Tais alterações</p><p>climáticas, além de impactarem a fauna e a flora, interferem na agricultura – devido</p><p>a alterações no regime pluviométrico –, prejudicando grande parte da população.</p><p>17</p><p>UNIDADE Biotecnologia e Sociedade I</p><p>Devido à grande preocupação com o aceleramento do aquecimento global nas</p><p>últimas décadas, líderes de 141 países no mundo assinaram no ano de 1997, no</p><p>Japão, um tratado visando a redução da emissão de gases, principalmente CO2.</p><p>Esse acordo foi denominado Protocolo de Kyoto e passou a vigorar no ano de</p><p>2005, sendo sua principal diretriz a redução de 5% da emissão de CO2. Os países</p><p>desenvolvidos, sem dúvida, são os maiores emissores de CO2, sendo que Estados</p><p>Unidos, Rússia, Alemanha e Japão são responsáveis por, aproximadamente, 70%</p><p>da emissão desse gás. Todos esses países, com exceção dos Estados Unidos e</p><p>Rússia, ratificaram esse acordo, adotando medidas relativamente simples, como a</p><p>redução da utilização de combustíveis fósseis.</p><p>A partir daí muitas alternativas sustentáveis são empregadas na indústria mun-</p><p>dial, muitas das quais utilizando direta e indiretamente técnicas biotecnológicas,</p><p>como o emprego de fontes renováveis de energia em detrimento da queima de</p><p>combustíveis fósseis.</p><p>Assim como a indústria, o setor automotivo – outro ramo altamente impactante</p><p>– sofreu inúmeras adequações tecnológicas com o intuito de reduzir a emissão</p><p>de CO2 – como exemplo, podemos citar a utilização dos biocombustíveis, como</p><p>o etanol. Parece irrelevante, mas se olharmos apenas para o Brasil, o uso de</p><p>biocombustível utilizado pela frota flexfuel – que funciona com mais de um tipo de</p><p>combustível – a partir de 2004, reduziu a emissão de aproximadamente 35 milhões</p><p>de toneladas de CO2 na atmosfera terrestre.</p><p>Assista à animação sobre o efeito estufa em: https://youtu.be/soicSlswjOk</p><p>Ex</p><p>pl</p><p>or</p><p>Biotecnologia e Biodiversidade</p><p>Com a ampla expansão da população mundial, tornou-se necessário um aumento</p><p>significativo na produção de plantas e animais para consumo – em trinta anos o</p><p>crescimento foi e 30% –, seja para alimentação ou produção de fármacos. De acordo</p><p>com a Food and Agriculture Organization (FAO), a estimativa para os próximos</p><p>trinta anos é ainda mais assustadora, já que a produção de alimento deverá crescer</p><p>em mais de 60%. Apesar de existir uma enorme diversidade de plantas comestíveis</p><p>– entre quarenta mil e oitenta mil espécies, aproximadamente –, esse crescimento</p><p>exacerbado será apenas de uma parcela insignificativa de espécies cultivadas pelo</p><p>homem – três mil espécies, aproximadamente. O crescimento do cultivo dessas</p><p>poucas espécies gera inúmeros problemas ambientais, dado pelo esgotamento do</p><p>solo, destruição de florestas e consequente perda da biodiversidade.</p><p>A perda da biodiversidade acarreta em um processo altamente impactante,</p><p>denominado erosão genética. A erosão genética nada mais é que a perda da</p><p>variabilidade genética da fauna e da flora, causando muitas vezes danos irreparáveis</p><p>18</p><p>19</p><p>ao meio. A principal pressão exercida pelo crescimento agrícola é sobre a flora,</p><p>de modo que como exemplo temos a produção de arroz na Ásia: se no século XX</p><p>existiam, aproximadamente, trinta mil variedades nativas desse vegetal, nos dias de</p><p>hoje são catalogadas um pouco mais de cinquenta espécies.</p><p>Conservação da Biodiversidade</p><p>Graças à expansão do agronegócio, este aliado à preocupação com processos</p><p>como a erosão genética, muitos projetos relacionados à conservação da fauna e da</p><p>flora são conduzidos em nível mundial. De maneira geral, a biodiversidade pode ser</p><p>conservada de duas formas principais: in situ e ex situ.</p><p>A conservação in situ ocorre no próprio ambiente, mediada pela proteção de</p><p>uma determinada área, constituindo as unidades de conservação. Essa forma é</p><p>importante já que mantém a dinâmica evolutiva das espécies. Em alguns casos,</p><p>pode-se alinhar os interesses da comunidade local com a preservação das unidades</p><p>de conservação por meio da extração sustentável de um determinado produto,</p><p>por exemplo. Muitas estratégias são adotadas para a conservação in situ e com</p><p>o auxílio de áreas do conhecimento como a genética, torna-se possível ainda a</p><p>reintrodução de espécies nativas em programas de repovoamento.</p><p>Já a conservação ex situ não ocorre diretamente no ambiente, mas da mesma</p><p>forma é essencial para a preservação genética das espécies. A prática mais</p><p>empregada é a criação de bancos de germoplasma, que são depósitos de sementes,</p><p>tecidos e plantas inteiras, armazenados geralmente à temperatura de -80ºC, em</p><p>um processo denominado criopreservação; ou mesmo pela estruturação de jardins</p><p>botânicos. Além da técnica de criopreservação, o sequenciamento genômico e</p><p>posterior depósito das sequências em domínios públicos, surge como uma excelente</p><p>ferramenta da conservação ex situ, não sendo necessária a manutenção de bancos</p><p>de germoplasma, reduzindo, assim, os custos operacionais e aumentando a</p><p>segurança da manutenção dos dados.</p><p>19</p><p>UNIDADE Biotecnologia e Sociedade I</p><p>Material Complementar</p><p>Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:</p><p>Livros</p><p>Biotecnologia Industrial</p><p>BORNAZI, W. et al. Biotecnologia industrial. v. 1. [S.l.]: Edgard Blücher, [20--]. p. 288.</p><p>Tendências Futuras da Biotecnologia: Perspectiva do Setor Industrial</p><p>MACHADO, J. A. Tendências futuras da Biotecnologia: perspectiva do setor industrial.</p><p>[S.l.]: Mind Wings, [20--]. p. 19.</p><p>Vídeos</p><p>Aquecimento Global. Causas, Consequências e Soluções</p><p>https://youtu.be/pyFYo9x4TZA</p><p>Al Gore - Uma Verdade Inconveniente - lição # 1</p><p>https://goo.gl/bubWS1</p><p>20</p><p>21</p><p>Referências</p><p>FALEIRO, F. G.; ANDRADE, S. R. M.; REIS JUNIOR, F. B. dos. Biotecnologia:</p><p>estado da arte e aplicações na agropecuária. [S.l.]: Embrapa Cerrados, 2011.</p><p>LIMA, N.; MOTA, M. Biotecnologia – fundamentos e aplicações. [S.l.]: Lidel, 2003.</p><p>MAGALHÃES, V. G. Propriedade intelectual, biotecnologia e biodiversidade.</p><p>[S.l.]: Fiuza, 2011.</p><p>MALAJOVICH, M. A. Biotecnologia 2011. Rio de Janeiro: ORT, 2012.</p><p>21</p>