ENGENHARIA DE PROCESSOS BIOTECNOLÓGICOS

A área da biotecnologia está em crescimento e é atualmente considerada um campo de atuação muito promissor. Os produtos e processos biotecnológicos fazem parte de nosso dia a dia, trazendo oportunidades de emprego e investimentos. Trata-se de plantas resistentes a doenças, plásticos biodegradáveis, detergentes mais eficientes, biocombustíveis, e também processos industriais menos poluentes, menor necessidade de pesticidas, biorremediação de poluentes, centenas de testes de diagnóstico e de medicamentos novos.

A biotecnologia pode ser conceituada como a utilização prática da ciência da vida para gerar ou modificar produtos e serviços úteis ao homem e ao meio ambiente, empregando a biologia, matemática, química e física.

Uma das áreas envolvidas na multidisciplinaridade da biotecnologia é a Engenharia, ou melhor, as engenharias – bioquímica, química, de alimentos, elétrica, mecânica, entre outras. É o caso, por exemplo, da engenharia bioquímica que fornece conhecimentos amplos do desenvolvimento de células e seus metabólitos, bem como a sua aplicação potencial. Ela analisa o processo bioquímico quantitativamente e enfoca de maneira sistêmica o desenvolvimento do produto. Já a Engenharia química e a de alimentos contribuem com toda sua carga de conhecimentos técnicos, cálculos e definições de fluxos e fenômenos de transporte que caracterizam os processos químicos e biológicos envolvidos numa fermentação.

Definição de biotecnologia

As outras engenharias contribuem na concepção e construção dos biorreatores, de seus controles de temperatura, esterilização, assepsia, agitação, aeração, medidas analíticas do processo biológico que tem lugar no interior destes reatores, ou ainda na finalização do processo quando o produto é separado do restante do material.

História de Processos Biotecnológicos

A origem da biotecnologia data de 10.000 anos atrás, quando o homem, mesmo sem entender a biologia, já lidava com a biotecnologia na produção de vinhos e pães. A produção de bebidas alcoólicas pela fermentação de grãos de cereais já era conhecida pelos sumérios e babilônios antes do ano 6.000 a.C. Mais tarde, por volta do ano 2.000 a.C., os egípcios, que já utilizavam o fermento para produzir cerveja, passaram a empregá-lo também na fabricação de pães.

O processo fermentativo atingiu o seu auge entre os anos de 1910 e 1940. Nesse período, as grandes guerras mundiais motivaram a produção em escala industrial de produtos oriundos de processos fermentativos, que seriam a base para a fabricação de explosivos.

Processo fermentativo do vinho em biorreatores

A descoberta da penicilina, um produto da biotecnologia, revolucionou a medicina do século XX. Em 1928, o médico e bacteriologista francês Alexander Fleming observou ao microscópio que a cultura de bactérias que estava estudando (Staphylococcus aureus) continha um fungo e não estava crescendo normalmente. Por algum motivo, em vez de considerar o experimento perdido, Fleming decidiu acompanhar o crescimento daquele fungo, o Penicillium notatum.

O ano de 1953 foi um marco para a história e para o desenvolvimento da biotecnologia: o americano James Watson e o inglês Francis Crick descobriram a natureza química e a estrutura tridimensional do material genético, o DNA. No início da década de 1970, a partir do desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante, que permite a transferência de material genético entre organismos vivos, passaram a existir dois conceitos de biotecnologia. Essa classificação, apresentada a seguir, baseou-se no nível científico e tecnológico das diferentes técnicas biotecnológicas.

  • Biotecnologia tradicional: caracteriza-se pela utilização dos organismos vivos como são encontrados na natureza.
  • Biotecnologia moderna: caracteriza-se pela utilização de organismos vivos modificados geneticamente por meio da engenharia genética ou tecnologia do DNA recombinante.

 Processos e produtos biotecnológicos

Os processos biotecnológicos estão presentes em diversos setores da sociedade. Em sua maioria, os produtos oriundos dos mesmos são de suma importância para o bem comum.  Alguns deles podem ser:

Indústria:

  • Celulose e Papel: enzimas removem substâncias indesejadas no processo de fabricação do papel;
  • Detergente para indústria têxtil: enzimas para produção de detergentes que degradam moléculas associadas a manchas de vinho, gorduras e outras;
  • Detergentes mais eficazes: enzimas que reduzem o uso de recursos naturais, como energia elétrica, água e combustível;
  • Acetona: composto orgânico usado principalmente como solvente em esmaltes e tintas na extração de óleos e na produção de fármacos;
  • Glicerol: usado com funções de umectante, solvente e agente suavizante em doces, bolos e sorvetes. Na indústria farmacêutica: usado para a produção de pomadas, xaropes, anestésicos e nitroglicerina (para o controle da pressão arterial). Pode ser empregado em cremes dentais e outros;

Saúde:

    • Antibióticos;
    • Hormônios;
    • Vacinas;
  • Testes de diagnóstico;

Pesquisa de novos medicamentos e terapias inovadoras.

Agricultura:

  • Adubos;
  • Biopesticidas;
  • Biofertilizantes;
  • Controle de Pragas;
  • Mudas de árvores para reflorestamento;
  • Plantas transgênicas com características como maior nutritivo e resistência a pragas e a condições adversas (ambientais ou de cultivo).

Meio Ambiente:

    • Recuperação de petróleo;
    • Biorremediação (tratamentos de águas e eliminação de poluentes).
    • Agentes biológicos (plantas, enzimas, microrganismos) responsáveis pela degradação de produtos específicos;
    • Desenvolvimento de produtos biodegradáveis;
  • Produção de biopolímeros (materiais totalmente biodegradáveis);

Exemplo de processo biotecnológico no meio ambiente – biorremediação

Energia:

    • Produção de etanol, biogás e outros combustíveis (a partir de biomassa);
  • Seleção de microrganismos e aproveitamento de diferentes resíduos para a obtenção de energia;

Alimentação:

    • Bebidas (cervejas, vinhos e bebidas destiladas);
    • Panificação (pães e biscoitos);
    • Laticínios (queijos, iogurtes e outras bebidas lácteas);
    • Vinagre, molho shoyu, glutamato monossódico (intensificador de sabor, também conhecido como glutamato de sódico ou MSG) e adoçantes;
    • Proteínas para rações;
    • Alimentos transgênicos;
  • Alimentos para diabéticos ou pessoas com algum tipo de intolerância;

    Exemplo de produto biotecnológico – processo fermentativo da cerveja

Pecuária:

  • Desenvolvimento de medicamentos para uso veterinário;
  • Melhoramento genético;
  • Alimentação balanceada;
  • Desenvolvimento de embriões;
  • Desenvolvimento de vacinas para uso veterinário;

Diante de inúmeros processos representativos para a sociedade como um todo e para os avanços tecnológicos é possível identificar que engenharia de processos biotecnológicos atua no desenvolvimento de tecnologias e processos nos quais as transformações são feitas usando células animais, vegetais ou micro-organismos, ou suas partes. As vantagens trazidas por esse novo ramo são inúmeras e se estendem por todos os seus campos de aplicação, melhorando assim a qualidade de vida no mundo. Desse modo, podemos concluir que a engenharia de processos biotecnológicos está intimamente ligada à inovação e, por isso, é descrita como “a ciência do futuro”.

 

“O presente texto pertence ao autor e não deve ser reproduzido sem autorização da BetaEQ e do mesmo.”

 

Autoria de: Sayonnara Rayanne de Lima Gomes

Estudante de Engenheira Química na Universidade Potiguar – RN

 

 

REFERÊNCIAS

Biorremediação como alternativa; Cerveja Brilhante;

Engenharia de biotecnologia. Disponível em: <https://www.infoescola.com/profissoes/engenharia-de-biotecnologia/>. Acesso em 18 de Abril de 2019.

Fermentação contínua ou por batelada. Disponível em: < https://instrumentacaoecontrole.com.br/fermentacao-continua-ou-por-batelada/>. Acesso em 19 de Abril de 2019.

MALAJOVICH, M. A. Biotecnologia 2011. Rio de Janeiro, Edições da Biblioteca Max Feffer do Instituto de Tecnologia ORT, 2012.

Penicilina: o que é, para que serve e quais seus efeitos colaterais. Disponível em:<https://dicassobresaude.com/penicilina-o-que-e-para-que-serve-e-quais-seus-efeitos-colaterais/>. Acesso em 18 de Abril de 2019.