Sinergia Biofotocatalítica Permite a Valorização do CH 4 e CO 2 em Hidrogênio e 4-Hidroxibenzoato em Bactérias Metanotróficas Engenhariaadas

RESUMO A valorização descentralizada de recursos de cadeia carbônica de um átomo (C 1 ) em produtos de valor agregado tem atraído atenção significativa, devido aos seus benefícios duplos na recuperação de recursos e mitigação de carbono. Para enfrentar o desafio da co-conversão de metano (CH 4 ) e dióxido de carbono (CO 2 ), desenvolvemos um sistema bio-híbrido acionado por energia solar que integra sinergicamente biossíntese e fotocatálise. O núcleo deste sistema baseia-se em uma fábrica celular metanotrófica geneticamente modificada e em complexos metálicos fotocatalíticos biocompatíveis recentemente desenhados. As bactérias metanotróficas utilizam CH 4 como principal fonte para biossintetizar 4-hidroxibenzoato (4HBA) enquanto realizam a captura de CO 2 . Os complexos metálicos fotocatalíticos, por sua vez, capturam formiato (um subproduto metabólico celular) para gerar hidrogênio (H 2 ) e fotoelétrons — estes últimos fornecendo diretamente poder redutor para suportar atividades celulares em células geneticamente adaptadas. Em condições ótimas, este sistema acionado por energia solar alcançou título de 4HBA de 472,36 µg/L, rendimento de H 2 de 0,59 mmol H 2 /mol CH 4 , e redução de mais de 50% nas emissões de carbono. O estudo não apenas estabelece uma estratégia viável de biomanufatura para a upcycling de substratos gasosos C 1 , mas também destaca o potencial da integração de tecnologias biológicas e fotoquímicas para avançar em soluções sustentáveis para energia e meio ambiente.