Electrobiotecnologia
Objetivos
A Unidade Curricular (UC) tem como objectivo proporcionar aos alunos a aquisição de conhecimentos e competências num ramo emergente da Biotecnologia - a Electrobiotecnologia; muitas vezes também referida como Electromicrobiologia ou, de uma forma mais simplista, por “células de combustível microbiano”. Este novo ramo reúne de uma forma interdisciplinar várias áreas cientificas, nomeadamente a Microbiologia, a Bioquímica e a Biotecnologia. A Microbiologia, no sentido em que são utilizadas características de um grupo restrito de microorganimos, que se destacam em termos da sua selectividade face às IGNOREes de carbono, de energia e de aceitadores terminais de electrões que conseguem utilizar. A Bioquímica, dado que a robustez apresentada por estes microorganismos não seria possível sem uma adaptação evolutiva da sua maquinaria celular, nomeadamente ao nível das suas cadeias respiratórias. Finalmente a Biotecnologia, que congrega todas estas características únicas no desenvolvimento de tecnologias emergentes de grande aplicabilidade na produção de bioelectricidade, na bioremediação e na electrosíntese microbiana, entre outras. Muitas destas aplicações têm como base as células de combustível microbiano, as quais serão apresentadas no decurso da UC, com ênfase nos seus diferentes tipos, estratégias de melhoramento e aplicações na área da Biotecnologia.
Caracterização geral
Código
12186
Créditos
3.0
Professor responsável
Carlos Alberto Gomes Salgueiro
Horas
Semanais - 2
Totais - 29
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
A disponibilizar brevemente
Bibliografia
Os slides das aulas bem como alguns artigos científicos sugeridos no decurso da UC deverão ser suficientes para permitir ao aluno um acompanhamento adequado da mesma. No entanto são referidos em seguida alguns livros de texto que poderão servir de apoio às matérias abordadas.
- Bioelectrochemical Systems: From Extracellular Electron Transfer to Biotechnological Application (2010) Eds. K. Rabaey, L. Angenent, U. Schroder and J. Keller, IWA Publishing, London, United Kingdom.
- Biofilms in Bioelectrochemical Systems: From Laboratory Practice to Data Interpretation (2015) Eds. H. Beyenal and J.T. Babauta, John Wiley & Sons.
- Microbial Fuel Cells (2008) Bruce E. Logan, Wiley.
- Microbial Electrochemical and Fuel Cells: Fundamentals and Applications (2016) Eds. Keith Scott, Eileen Hao Yu, Elsevier.
Método de ensino
A unidade curricular engloba aulas teóricas e teórico/práticas. As aulas teóricas serão leccionadas com recurso a “data show”, acompanhadas de bibliografia complementar disponibilizada previamente na página Web da disciplina.
As aulas teórico-práticas incidirão na preparação, apresentação e discussão de Aplicações Biotecnológicas (Biotech Apps)
Método de avaliação
A disponibilizar brevemente
Conteúdo
1. Células de combustível microbiano
1.1. Principais componentes e arquitecturas
1.2. Microrganismos como biocatalizadores
1.2.1. Diversidade respiratória
1.2.2. Comunidades microbianas electroactivas
1.2.3. Transferência electrónica extracelular (TEE)
1.2.4. Microrganismos exoelectrogénicos
1.2.5. Mecanismos bioquímicos de TEE
1.2.6. Organização celular na TEE
2. Células de combustível ou eléctroquímicas microbianas (CEM) - aplicações biotecnológicas
2.1. Produção de bio-electricidade
2.2.1. CEM sedimentares
2.2.2. CEM fotossíntéticas
2.2.3. Electrobioremediação
2.2. Produção de compostos de valor acrescentado
2.3. Electrosíntese microbiana
2.4. Dessalinização de água e reutilização
3. Estratégias de optimização das CEM
3.1. Arquitectura das CEM
3.2. Transportadores de electrões de origem biológica e não-biológica
3.3. Permeabilidade da membrana celular
3.4. Transferência electrónica inter-espécies
3.5. Evolução adaptativa
3.6. Estratégias biológicas