Vista aérea de Roma a partir da cúpula de Michelangelo. |
Vista aérea de Roma a partir da cúpula de Michelangelo. |
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ISMET: Sociedade Internacional de Eletroquímica e Tecnologia Microbiana
MXC: célula eletroquímica microbiana MEC: célula de eletrólise microbiana MFC: célula de combustível microbiana MES: sistema eletroquímico microbiano MET: tecnologia eletroquímica microbiana MET Land: uma área úmida que incorpora tecnologia eletroquímica microbiana MFC-CW: pântano construído com célula de combustível microbiana ME: eletrossíntese microbiana BES: sistema bioeletroquímico MBfR: reator de biofilme de membrana FBR: reator de leito fluidizado MEFBR: reator microbiano eletroquímico de leito fluidizado MBER: reator bioeletroquímico de membrana RED: eletrodiálise reversa MRFC: célula de combustível microbiana de eletrodiálise reversa EFS: sistema de eletrofermentação AD: digestão anaeróbica IP: propriedade intelectual ONR: escritório de pesquisa naval SERDP: programa estratégico de pesquisa e desenvolvimento ambiental |
Sparky, eu e meu MxC! (ASU, maio de 2016) 
Logotipo da EU-ISMET 2016 |
Vou destacar algumas das pesquisas da EU-ISMET 2016 e, em seguida, entrarei em uma discussão sobre como acho que o campo pode progredir, mas primeiro quero mostrar aos senhores alguns dos pontos turísticos de Roma, na Itália. Coincidentemente, a conferência coincidiu com a Dia Mundial do Turismoque ocorreu em 27 de setembro! Para o dia mundial do turismo, alguns pontos turísticos participantes em todo o mundo têm entrada gratuita. Antes de vir para Roma, eu não fazia ideia de que isso existia! Enquanto estava em Roma, não apenas descobri sua existência, mas também descobri que isso me permitiria viajar para Cidade do Vaticano gratuitamente. Preocupado com a possibilidade de todos os ingressos já terem sido distribuídos, verifiquei on-line e fiquei feliz em ver que ainda havia ingressos disponíveis. Na manhã do dia 27, reservei minha viagem gratuita para o Vaticano. Na tarde do dia 27, fiz meu tour gratuito pelo Vaticano. Na noite do dia 27, voltei para a conferência em tempo hábil para aproveitar o jantar do banquete, que incluía todo o vinho que pudéssemos beber!
O Coliseu é o maior anfiteatro já construído (72-80 d.C.). Feito de concreto e areia, esse anfiteatro podia acomodar de 50.000 a 80.000 pessoas e era usado para competições de gladiadores e espetáculos públicos, incluindo batalhas marítimas simuladas, caçadas de animais, execuções, reencenações de batalhas famosas e dramas baseados na mitologia clássica:
O Fórum RomanoO Fórum Romano, ou o que restou dele, abrigou vários edifícios romanos importantes e serviu como centro político, social e econômico da Roma antiga:
Abertura da “palestra de boas-vindas” à EU-ISMET 2016
“O BIOSNORKEL DO SOLO: MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS EXTRACELULARES MICROBIANOS DO BIOCHAR”. Deu link para montar um MFC projetado pelo Laboratório Bond.
“CO-CULTURAS DEFINIDAS DE PSEUDOMONAS AERUGINOSA PA14 E ENTEROBACTER AEROGENES PARA GERAÇÃO APRIMORADA DE CORRENTE EM SISTEMAS BIOELETROQUÍMICOS”
Simone Schmitz
Pesquisa Ambiental – UFZ, Alemanha)
“LA TAVOLOZZA ELETTRICA – A DIVERSIDADE DE MICROORGANISMOS ELETROATIVOS”
“DIALOGO SOPRA I DUE MASSIMI SISTEMI DEL MONDO” ROLE AND MECHANISM OF FLAVIN-CYTOCHROME INTERACTIONS IN EXTRACELLULAR ELECTRON TRANSFER” (DIÁLOGO SOBRE OS DOIS SISTEMAS MAIS IMPORTANTES DO MUNDO)
A. Berná A., D. Casillas, E. Sebastian, C. Aragon, K. Fahd, J.R. Pidre, J.J. Salas, C. Manchón, A. Prado, A. Aguirre, R. Esteve, B. Barroeta, J. Fernández, J. Mancebo, Abraham Esteve-Nuñez (Universidad de Grenada, Alcalá, Espanha)
“SMARTWETLAND: CONTROLE E OTIMIZAÇÃO DO DESEMPENHO DE UMA ÁREA ÚMIDA ASSISTIDA POR BIOELETROQUÍMICA EM ESCALA REAL”
Abraham Esteve-Nuñez
P. Zamora, I. Salcedo, Philipp Kuntke, A. Jeremiasse (Wetsus, Países Baixos)
“UP-SCALING OF BIOELECTROCHEMICAL SYSTEMS FOR NITROGEN RECOVERY” (AUMENTO DE ESCALA DE SISTEMAS BIOELETROQUÍMICOS PARA RECUPERAÇÃO DE NITROGÊNIO)
“START-UP E OPERAÇÃO BEM-SUCEDIDA DE LONGO PRAZO DE UM MEC EM ESCALA PILOTO PARA PRODUÇÃO DE H2 A PARTIR DE ÁGUAS RESIDUAIS URBANAS”
Albert Guisasola
“MONITORAMENTO ULTRA-RÁPIDO DA CAPACIDADE DE TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS ATRAVÉS DE BIOFILME ANÓDICO”
Xu Zhang
Miyuki Thirumurthy, A. K Jones (Universidade Estadual do Arizona, EUA)
“MONTAGEM DE PROTEÍNAS REDOX EM NANOFIOS SUPRAMOLECULARES”
Miyuki Thirumurthy
Sebastià Puig
“UMA NOVA ABORDAGEM BIOELETROQUÍMICA PARA A REDUÇÃO E A DESCLORAÇÃO OXIDATIVA DE HIDROCARBONETOS ALIFÁTICOS CLORADOS”
Sara Tejedor-Sanz, P. Fernandez, P. Letón, C. Torres, A. Esteve-Nuñez (Alcala, Espanha)
“ANODOS FLUIDIZADOS VERSUS LEITOS FLUIDIZADOS NÃO CONDUTORES NO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS DE UMA CERVEJARIA”
Sara Tejedor-Sanz
“REATORES E MATERIAIS ELETROQUÍMICOS MICROBIANOS”
Deepak Pant (crédito da foto: Sarah Cotterill)
Antonin Prévoteau
“ATIVIDADE EXOELETROGÊNICA DEPENDENTE DE LUZ DE SYNECHOCYSTIS SP. PCC 6803 E PRODUÇÃO DE ELETRICIDADE SUSTENTÁVEL EM UM SISTEMA BIOFOTOVOLTAICO”
Pôster de Babu Halan
Ni, G., Sleutels, T.H.J.A., Heijne, A.T., Dopson, M. (EEMis, Suécia e Wetsus, Holanda)
“Resource Recovery with Extremophilic Microbial Electrochemical Systems” (Recuperação de recursos com sistemas eletroquímicos microbianos extremófilos)
Ni, G., Sleutels, T.H.J.A., Heijne, A.T., Dopson, M. (EEMis, Suécia e Wetsus, Holanda) “Resource Recovery with Extremophilic Microbial Electrochemical Systems” (Recuperação de recursos com sistemas eletroquímicos microbianos extremófilos)
Também apresentei “PH SHIFTS IN THE ANODE POTENTIAL RESPONSE FROM THERMINCOLA FERRIACETICA SUGERE UMA PROTEÍNA DE TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS ACOPLADA A PRÓTONS QUE LIMITA A TAXA”.
Brad Lusk (crédito da foto: Sam Rowe)
“A comercialização no campo acadêmico é intencional e sistematicamente difícil”
A sessão de encerramento da conferência EU-ISMET foi uma mesa redonda sobre o estado do campo intitulada “Future technological and scientific challenges of METs”. A sessão, presidida pelo Korneel Rabaey, perguntou às pessoas no painel (Bruce Logan, Annemiek ter Heijne, Sebastia Puig, Ian Heade Abraham Esteve Núñez) sua opinião sobre várias questões dentro do campo. Abraham Esteve Núñez pareceu otimista devido a alguns investimentos financeiros recentes que recebeu do setor local na Espanha. Bruce Logan expressou entusiasmo com a perspectiva de usar o células eletroquímicas microbianas em bases operacionais avançadas para tratar águas residuais em zonas de guerra (via SERDP) e usando a eletroquímica microbiana para desenvolverbanheiros robustos e de baixo custo para comunidades carentes em todo o mundo. Ian Head ficou muito intrigado com a pesquisa em andamento na Bristol Robotics lab, que estava usando Eco-bots para converter urina e moscas em energia para operar robôs. Foi fantástico ouvir tudo isso. Como alguém que passou a maior parte da última década dedicando esforços à pesquisa no campo da eletroquímica microbiana, foi animador ouvir as pessoas na vanguarda do campo demonstrando otimismo em relação à tecnologia. No entanto, não pude deixar de pensar nodiscussão não solicitada que havia acontecido em Wageningen apenas algumas semanas antes. Por que, apesar de todo esse otimismo e investimento, de todas as publicações e subsídios, de todo o tempo e esforço, nosso campo ainda não conseguiu desenvolver uma tecnologia viável em escala?
Da esquerda para a direita: Korneel Rabaey, Bruce Logan, Annemiek ter Heijne, Sebastia Puig, Ian Head e Abraham Esteve Núñez
O campo de pesquisa sobre células eletroquímicas microbianas (MxC) já existe, em sua forma atual, há cerca de dez anos. Quando explico a tecnologia às pessoas, a resposta que recebo é geralmente a mesma: “Uau! Isso é o futuro! Quando isso vai ser comercializado?”. E a resposta é invariavelmente algo entre 2 e 5 anos. Sim, na última década, a tecnologia MXC esteve em um estado de comercialização iminente; nos últimos 10 anos, os MXCs comerciais estiveram a apenas alguns anos de distância. Ao assistir a essa discussão na EU-ISMET, não pude deixar de sentir que a sala estava ciente desse fato e, ainda assim, ninguém estava disposto a “cair na real” sobre o assunto. Conversando com vários pesquisadores durante a conferência, tive a sensação de que as pessoas estão cientes e um pouco frustradas com essa situação.
Então, quais são as principais armadilhas de usar a academia para realizar “pesquisas inspiradas no uso” com o objetivo de comercializar tecnologias em escala industrial e como resolvê-las?
A comercialização dentro do campo acadêmico é intencional e sistematicamente difícil:
Tradicionalmente, o principal fator de motivação dentro da academia tem sido o impulso para publicar novas informações em revistas de pesquisa para que o laboratório de pesquisa e a instituição na qual o laboratório reside possam obter maior impacto e estima científica. Os pesquisadores são motivados por essa motivação porque suas principais fontes de financiamento são as bolsas de pesquisa, que geralmente são concedidas aos laboratórios com base no mérito e no impacto. Em outras palavras, os laboratórios que publicam mais dados e detêm mais patentes têm maior impacto e, portanto, têm maior probabilidade de obter financiamento futuro para publicar mais dados. Esse ciclo de feedback positivo, embora benéfico no sentido de incentivar os cientistas a publicar resultados significativos, tem falhas sistemáticas muito graves.
“Um cientista nunca deve ser desencorajado a divulgar seus dados por medo das consequências resultantes de um clima de pesquisa sistematicamente falho.”
Falha número um: muitas vezes desestimula os cientistas a disseminar informações para outros laboratórios. Quando qualquer cientista, desde um pesquisador de graduação, passando por um estudante de pós-graduação, um pós-doutorando, até um professor sênior, ouve falar de outro laboratório que está trabalhando em um projeto semelhante, a inclinação natural é publicar o mais rápido possível, com medo de que o outro laboratório publique informações semelhantes primeiro. Se um cientista estiver trabalhando em um projeto de pesquisa e descobrir um fenômeno novo e fascinante, o impacto da publicação de informações sobre esse fenômeno será muito reduzido se outra pessoa publicar informações semelhantes primeiro. Chamamos essa situação de “scooped”. Na ciência, na maioria das vezes, o primeiro laboratório a publicar sobre uma descoberta consegue falar sobre essa descoberta em revistas de maior impacto. Em outras palavras, o primeiro laboratório a falar sobre uma descoberta receberá mais crédito e, portanto, terá uma oportunidade maior de receber financiamento no futuro. Quando somos ensinados sobre o método científico na escola, somos informados de que a ciência deve necessariamente ser confirmada por pesquisas futuras para verificação e validação. Entretanto, na prática, isso nem sempre acontece. Se um cientista tentar publicar um trabalho de pesquisa que “verifique” outro trabalho de pesquisa, ele quase sempre será forçado a publicar em uma revista de impacto muito baixo (aquelas que são lidas por poucos), ou pior, talvez não consiga publicar nada.
Para se formar e amadurecer como cientista/desenvolver uma carreira, é essencial publicar e publicar com o maior impacto possível. Para obter financiamento para continuar desenvolvendo tecnologia e realizando pesquisas em seu campo, é essencial publicar e publicar com o maior impacto possível. Sem publicação, os cientistas não se formam e os laboratórios não recebem financiamento – é isso que queremos dizer com o termo “publicar ou perecer”. Diante dessa realidade, muitos são céticos em relação ao compartilhamento de dados; alguns chegam ao ponto de não contar aos outros sobre seus resultados até que eles sejam publicados.
“…cidadãos não afiliados a grandes instituições de pesquisa ou empresas que pagam enormes taxas de assinatura não podem acessar os dados pelos quais pagaram!”
Falha número dois: o processo de publicação é muito demorado e caro. Para que um trabalho de pesquisa seja publicado, ele deve conter uma história completa e passar por um intenso escrutínio e verificação por outros especialistas da área. Esse sistema tem seus benefícios – ele evita que informações que, de outra forma, poderiam não ser confiáveis ou enganosas, desinformem outros cientistas. Entretanto, esse sistema também é fundamentalmente falho em termos de comercialização de tecnologia. Por exemplo, para publicar, o senhor deve contar uma história completa com uma “mensagem para levar para casa” sucinta. O gráfico 1 deve levar ao gráfico 2, ao gráfico 3, etc… até que se possa chegar a uma conclusão sólida. Em teoria, isso parece ser totalmente seguro, mas na prática nem sempre faz sentido. Por exemplo, minha publicação sobre o “Effect of pH and buffer concentration on anode biofilms of Thermincola ferriacetica” (incluindo informações de apoio) contém onze gráficos, nove imagens e quatro tabelas, todos apresentando dados diferentes que, quando combinados, chegam a uma única conclusão. Entretanto, cada gráfico conta uma história por si só. Se outro laboratório de pesquisa estivesse interessado, por exemplo, na faixa de pH de T. ferriacetica, eles não conseguiriam encontrar essas informações até que eu reunisse todos os dados de meus outros experimentos, compusesse tudo em um artigo, chegasse a uma conclusão e, em seguida, essa conclusão fosse avaliada dentro do contexto de tudo o que foi publicado atualmente na área. Para publicar esse artigo, tive que construir e operar mais de 20 reatores (que funcionaram) durante três anos. A menos que eu esteja disposto a discutir livremente minhas descobertas antes da publicação, um pesquisador que esteja trabalhando para comercializar um MxC termofílico pode ter que esperar vários anos para aperfeiçoar o projeto de um reator com base em dados que estavam “esperando para serem publicados”. Se eu optar por compartilhar meus dados, corro o risco de que outra pessoa publique esses dados primeiro e perca a maior parte do crédito, do financiamento e, possivelmente, a oportunidade de me formar.
Falha número três: as instituições de pesquisa estão se tornando mais orientadas pelo conceito de patentear a propriedade intelectual (PI). Se um cientista desenvolve ou descobre um avanço essencial que solucionará um problema importante na comercialização de um projeto de pesquisa, ele geralmente é desencorajado a disseminar essas informações até que sua instituição de pesquisa tenha a oportunidade de patentear a ideia e deter a PI. Ainda mais confuso é o fato de que, muitas vezes, o financiamento usado para realizar a pesquisa é concedido por instituições governamentais que alocam fundos de um pool de dinheiro adquirido dos pagadores de impostos! Por exemplo, minha pesquisa nos EUA foi financiada pelo Office of Naval Research (Escritório de Pesquisa Naval), que é financiado pela Marinha dos EUA, que é um ramo das forças armadas que recebe parte de seu financiamento dos impostos nacionais. No entanto, quando publiquei meus dados na revista de “alto impacto” Bioelectrochemistry, fui informado de que não seria de “acesso aberto”. O que isso significa é que o senhor cidadãos não afiliados a grandes instituições de pesquisa ou empresas que pagam enormes taxas de assinatura não podem acessar os dados pelos quais pagaram!
“Pode parecer impossível insistir que mudemos todo o sistema acadêmico para comercializar as tecnologias do futuro; o mesmo aconteceu com a descoberta de bactérias que respiram metal e resíduos nucleares para desenvolver as mesmas tecnologias que buscamos comercializar.”
Se considerarmos essas três falhas em conjunto, fica claro que o meio acadêmico é um caminho sistematicamente falho e difícil para a comercialização de tecnologias experimentais como os MxCs. O sistema no qual os cientistas pesquisadores operam é um sistema que tem como objetivo publicar informações antes que outros o façam, para que possam se perpetuar adquirindo financiamento e PI no futuro. Como cientistas pesquisadores, nossos empregos dependem da ideia de que publicamos algo primeiro e maximizamos nosso impacto para que possamos continuar a realizar pesquisas em nossos laboratórios e para que possamos nos formar e adquirir status acadêmico mais elevado ou cargos em empresas, e não para que possamos comercializar inovações de engenharia como os MxCs. É por isso que, durante a discussão, eu disse: “nós [in academia] não estamos no negócio de comercializar MxCs; estamos no negócio de publicar”. Esse é o nosso principal dilema.
“Se quisermos mudar o paradigma da academia de uma pesquisa básica para uma pesquisa inspirada no uso, também devemos mudar o paradigma por meio do qual avaliamos o impacto, disseminamos informações e obtemos subsídios para pesquisa.”
Se quisermos comercializar MxCs, não podemos mais estar no ramo da publicação. Para que os cientistas pesquisadores deixem o negócio da publicação, precisamos operar como um coletivo e ver nosso papel dentro da sociedade ISMET como algo mais do que um cientista trabalhando em um laboratório em um projeto de pesquisa. Precisamos nos ver como uma peça essencial de uma unidade coesa que trabalha em conjunto todos os dias para comercializar uma tecnologia. Precisamos de uma perspectiva internacional. Precisamos disseminar nossas informações como se fôssemos um setor comercial. Precisamos de um chamado coletivo à ação. Nosso principal objetivo deve ser comercializar juntos, e não publicar e patentear fragmentos de informações separadamente.
Ao viajar pela Terra, encontrei pessoas muito inteligentes fazendo descobertas de ponta em instalações de pesquisa em todo o mundo. Muitas dessas pessoas estão presentes nas reuniões do ISMET. Se eu perguntasse a qualquer uma delas se acham que temos o conhecimento coletivo e a experiência necessários para comercializar nosso projeto, acho que a maioria concordaria que sim. Portanto, para que a sociedade ISMET comercialize a tecnologia MxC, precisamos compartilhar nossas informações de forma aberta e transparente; precisamos conduzir nossos negócios dentro de uma estrutura social e política que nos incentive a divulgar nossas informações de forma livre e imediata. Não é sustentável permanecer no negócio da mera publicação – precisamos nos colocar no negócio da comercialização. Um cientista nunca deve ser desencorajado a divulgar seus dados por medo das consequências resultantes de um clima de pesquisa sistematicamente falho. Como cientistas, precisamos confrontar o mundo acadêmico em que vivemos e nos perguntar: continuamos a lutar pela comercialização? apesar de do sistema ou inovamos e alteramos nossa estrutura operacional para que nos esforcemos para comercializar em prol do do sistema? Se quisermos mudar o paradigma da academia de uma pesquisa básica para uma pesquisa inspirada no uso, também devemos mudar o paradigma pelo qual avaliamos o impacto, disseminamos informações e obtemos subsídios para pesquisa.
Pode parecer impossível insistir que mudemos todo o sistema acadêmico para comercializar as tecnologias do futuro; o mesmo aconteceu com a descoberta de bactérias que respiram metal e resíduos nucleares para desenvolver as mesmas tecnologias que buscamos comercializar.
Sou muito grato por estar no campo da tecnologia eletroquímica microbiana. Em minhas viagens até agora, tive o prazer de conhecer tantas pessoas brilhantes que estão entusiasmadas com suas pesquisas, abertas a compartilhar informações e empolgadas por terem suas pesquisas destacadas em um fórum aberto. Estou aqui, nesta missão de pesquisar a Terra, não porque sou o único com esses ideais. Pelo contrário, nós estamos aqui, nesta missão de pesquisar a Terra, porque estamos juntos neles.