Università degli Studi di Milano e Milano-Bicocca, e Fondazione Prada em Milão, Itália

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Andrea Schievano é o pesquisador principal do laboratório da Università degli Studi di Milano. A maior parte de seu laboratório esteve presente na EU-ISMET. Seu foco principal é o uso de células eletroquímicas microbianas (MxCs) para monitoramento de águas residuais e para eletrofermentação. Para usar os MxCs para monitorar águas residuais, teoricamente, tudo o que se precisa fazer é registrar a corrente produzida pelas bactérias que vivem no ânodo. Conforme descrito no Seção de ciência, as bactérias nos MxCs essencialmente respiram o ânodo. Isso significa que toda vez que as bactérias consomem resíduos orgânicos na água, elas passam elétrons para o ânodo e produzem uma corrente. Assim, se a água residual tiver muitos resíduos orgânicos (medidos em demanda química de oxigênio ou DQO), o sinal deverá ser muito grande. E se a água residual tiver muito pouco resíduo orgânico, o sinal deverá ser muito pequeno. Portanto, por medindo a corrente ao longo do tempo (Chronoamperometry), devemos ser capazes de monitorar a quantidade de resíduos orgânicos, ou COD, em um determinado fluxo de resíduos. Isso é importante porque a COD que uma fábrica, uma unidade de produção ou uma estação de tratamento de águas residuais libera no meio ambiente é altamente regulamentada e, portanto, precisa ser rigorosamente monitorada.

A eletrofermentação é o processo de combinação de MxCs com o processo de fermentação para aprimorar a produção de materiais úteis. Primeiro, deixe-me explicar a fermentação. Quando fazemos cocô, por exemplo, nossos sólidos vão para um esgoto e acabam chegando a uma estação de tratamento de águas residuais. Depois de passar pela estação de tratamento de águas residuais, os sólidos que sobram são enviados para um digestor anaeróbico. Um digestor anaeróbico geralmente é um grande recipiente fechado no qual ocorre a fermentação. A fermentação é o processo de retirar elétrons das moléculas, usá-los para gerar energia para a célula e, em seguida, passar esses elétrons, com energia mais baixa, de volta para moléculas menores. Assim, no contexto do tratamento de águas residuais, a fermentação é o processo de conversão de cocô em produtos menores, como metano e dióxido de carbono. Um exemplo que pode ser um pouco mais familiar para o senhor é a microcervejaria. Para fabricar cerveja, a levedura retira elétrons do açúcar, usa os elétrons para crescer e depois coloca os elétrons no etanol. Outros microrganismos também podem fermentar o açúcar para produzir ácido acético – é por isso que a cerveja contaminada pode ter um pouco de gosto de vinagre. No entanto, a fermentação é usada para processar moléculas grandes em moléculas menores a fim de desenvolver determinados produtos finais desejáveis a partir de insumos indesejáveis.

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Schievano et al. 2016. Material técnico do artigo como um fyi para os interessados. “Possíveis mecanismos anódicos e catódicos. No ânodo, os microrganismos utilizam o condutor sólido como um aceitador de elétrons favorável durante a oxidação de moléculas orgânicas (OM). Nas fermentações oxidativas tradicionais, a falta de dissipadores de elétrons favoráveis inibe as reações catabólicas em relação aos produtos-alvo, levando à formação parcial de metabólitos com diferentes estados de oxidação. Se esse poder redutor for consumido com eficiência por um dissipador de elétrons (condutor sólido), a fermentação poderá ser conduzida de forma mais homogênea para um determinado produto. A MO pode ser reduzida no cátodo, onde os microrganismos utilizam o condutor sólido como um doador de elétrons favorável e uma espécie química como um aceitador de elétrons. O fornecimento de equivalentes redutores adicionais pode melhorar as vias redutoras alvo em etapas metabólicas específicas, como o alongamento da cadeia de carboxilatos ou álcoois. O H2/H+ e outros mediadores podem ser utilizados como transportadores de elétrons para melhorar as fermentações oxidativas/redutivas de populações microbianas suspensas. Essa estratégia também pode modificar substancialmente as condições ambientais (equilíbrio redox, pH etc.), estimulando assim o crescimento e a concentração de células no volume. As oxidações anódicas de matéria orgânica secundária (por exemplo, resíduos, águas residuais) conduzidas pela microbiota podem ser a fonte de elétrons a serem transferidos para um compartimento catódico estéril, onde culturas microbianas puras (PMCs) podem catalisar eficientemente as bioconversões redutivas. Os ambientes anódico e catódico podem coexistir ou ser separados por membranas de troca iônica específicas, septos de micro/ultrafiltração para retenção de células microbianas ou outros meios porosos. A extração de metabólitos-alvo pode ser integrada ao processo. Ânions carregados (por exemplo, carboxilatos) podem ser continuamente puxados através de membranas de troca aniônica por forças eletro-osmóticas entre o caldo de fermentação e as câmaras separadas.”

Com a eletrofermentação, usamos um eletrodo para estimular a fermentação e produzir produtos finais mais valiosos. Por exemplo, se quisermos produzir uma quantidade maior de etanol a partir da glicose em um período menor de tempo, talvez possamos fazer isso com a eletrofermentação. O laboratório da Università degli Studi di Milano não está necessariamente interessado em produzir etanol para fazer cerveja mais forte. Em vez disso, eles estão interessados em usar a eletrofermentação para produzir biocombustíveis, biopolímeros, biossolventes, aditivos alimentares, produtos farmacêuticos ou, potencialmente, blocos de construção para outros materiais. O senhor deve se lembrar de muitas das pessoas que estão trabalhando nesse projeto em meu blog, incluindo: Sebastià Puig, Korneel Rabaeye Deepak Pant.

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Schievano et al. 2016. Material técnico do artigo como um fyi para os interessados. “O papel da EF em biorrefinarias. Os processos microbianos induzidos eletroquimicamente poderiam ampliar a gama possível de substratos de fermentação (inclusive matéria orgânica residual), otimizando os processos tradicionais de fermentação industrial, reduzindo a adição de produtos químicos para o controle do processo (por exemplo, pH, regulação redox, agentes antiespumantes etc.), direcionando a separação contínua de produtos por meio de membranas e ampliando a gama de compostos de alto valor que podem ser produzidos. Ao aprimorar os caminhos metabólicos por meio do controle eletroquímico, as fermentações baseadas em microbiota não estéril poderiam ser mais facilmente influenciadas para lidar com substratos orgânicos complexos/impuros (como fluxos de resíduos), onde os PMCs falhariam, especialmente em aplicações em escala comercial. Um avanço significativo seria alcançado quando as PMCs ou a microbiota, sob condições redutoras ou oxidativas induzidas por eletrodos, pudessem transformar a ampla variedade de compostos orgânicos solúveis disponíveis como subprodutos da cadeia alimentar, refinarias de biomassa (produtos secundários, resíduos e águas residuais) e/ou fluxos gasosos, como gás de síntese (de biomassa), gases fermentativos (ou seja, H2 + CO2, biogás) e emissões de combustão industrial.”

Pausa para comida italiana!

Alessandra Colombo me mostrou um reator que continha microalgas fotossintéticas. Esses reatores estão relacionados a estudos anteriores conduzidos pelo grupo que buscavam reduzir o custo do tratamento de dejetos de laticínios, associando o tratamento do chorume de dejetos ao crescimento de microalgas. A ideia é usar microalgas para produzir biocombustíveis e outros produtos úteis usando o chorume do esterco.

O espaço de trabalho de Andrea Goglio fica em uma sala separada que é descrita como o laboratório do “mosquito”. Os experimentos de Andrea estão usando MxCs para monitorar os níveis de COD em águas residuais reais. Como seus reatores estão em um grande tanque de águas residuais, naturalmente atraem mosquitos e se tornaram um criadouro!

Anna Corsini está em um laboratório diferente e, portanto, sua pesquisa é um pouco diferente das demais. Anna não está trabalhando com MxCs, mas está interessada na relação das comunidades microbianas com a mobilização de metais pesados, inclusive o arsênico, no solo. Ela está investigando como determinadas espécies de bactérias afetam o estado de oxidação do arsênio. Se as bactérias tornam o arsênio solúvel, isso se torna um problema, pois dificulta a remoção do arsênio da água contaminada.

Laura e eu fizemos apresentações sobre MxCs para outros alunos do campus. Laura apresentou primeiro a pesquisa sobre MxCs em Milão e, em seguida, eu fiz uma apresentação sobre como os MxCs estão sendo usados em todo o mundo.

Após a apresentação, todos nós pedimos doses de café expresso italiano de verdade!

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Da esquerda para a direita: Matteo Tucci, Alessandra Colombo, Stefania Marzorati, Laura Rago, Andrea Goglio, Me

Depois de visitar o laboratório de Matteo, visitamos o Museu de Ciência e Tecnologia Leonardo da Vinci durante a Noite Europeia da Pesquisa para participar de um evento chamado Science Speed Dating (patrocinado pela Fondazion Cariplo ti cambia la vita). A Noite Europeia da Pesquisa foi um evento realizado no Museu com o objetivo de incentivar o público a interagir e aprender sobre as inovações científicas e tecnológicas que estão ocorrendo em Milão. O evento incluiu exposições interativas em que as crianças puderam trabalhar com microscópios para observar microorganismos e trabalhar com alimentos falsos para montar uma refeição completa e balanceada, etc. O principal motivo de estarmos lá foi o Science Speed Dating. A maneira como esse evento funcionava era que os cientistas estavam sentados em cadeiras em uma fila. As pessoas do público podiam se aproximar de qualquer cientista e perguntar sobre suas pesquisas. Se as pessoas do público não conseguissem fazer perguntas, muitos dos cientistas tinham sacolas cheias de perguntas aleatórias que podiam fazer ao cientista. Esse evento teve muita participação do público e foi um excelente método para fazer com que o público se comunicasse com os cientistas que realizam as pesquisas que são pagas com o dinheiro dos impostos.

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Chay Lazaro

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Ojasvi-Mohanty

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LCArts-Film-Lounge

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Sam-Larson

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AEP 2014

Voltei ao Museu de Arte da Fondazione Prada no dia seguinte, pois fiquei absolutamente intrigado com as exposições que estavam em cartaz. Incluí abaixo algumas obras que me agradaram particularmente. Também incluí links para que o senhor possa saber mais sobre os artistas quando quiser. Em vez de interpretar a arte, simplesmente colocarei as peças aqui e deixarei a interpretação para os senhores.

Quadro

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Edward KienholzA única peça de Kienholz para a qual me foi dada uma explicação é “The Merry-Go-World or Begat By Chance and the Wonder Horse Trigger”. Essa é uma peça interativa que permite que os membros do público entrem depois de girar uma roda (como a Roda da Fortuna). Depois de girar a roda, o senhor entra em uma sala no centro do Merry-Go-World que está totalmente escura. Depois de alguns instantes, uma seção aleatória do interior se ilumina para exibir materiais de uma determinada região do mundo. Todas as seções são muito diferentes – algumas mostram vilarejos empobrecidos na África, outras mostram apartamentos burgueses na França, etc. O objetivo da exposição é que o destino que cada membro vê é completamente aleatório e não tem nada a ver com sua história. Em outras palavras, o destino de grande parte de nossas vidas é completamente determinado pelo local aleatório do planeta em que nascemos. Para mim, o passeio não funcionou direito e nada acendeu… três vezes. É isso mesmo; três vezes seguidas eu não tive destino. Por fim, acabei virando um parisiense dourado.
Thomas Demand: Esse fotógrafo nunca lança uma obra de arte de uma foto que tenha tirado do “mundo real”. Todas as suas composições consistem em fotografias que ele tirou de um modelo que ele produziu com o objetivo de criar uma realidade simulada. Aqui, Demand usou uma impressora 3D para reconstruir uma gruta com base em várias centenas de fotos que ele tirou e coletou ao longo dos anos.

O Palazzo Reale também teve uma exposição sobre o MC Escher. Veja as fotos abaixo e o senhor saberá exatamente de quem estou falando:

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Eu*∞

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Metamorphosis-II-1940

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