Bioconversão microbiana de CO2: integração de vias de fixação de carbono e biomanufatura sustentável

O que aconteceu

O aumento contínuo das concentrações de dióxido de carbono atmosférico (CO2) intensificou a necessidade de tecnologias sustentáveis capazes de atenuar as emissões de gases com efeito de estufa, gerando simultaneamente produtos de valor acrescentado. Neste contexto, a bioconversão microbiana de CO2 tem emergido como uma estratégia biológica promissora dentro de estruturas mais amplas de captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS), particularmente através da captura e utilização biológica de carbono (bio-CCU). Essas abordagens permitem a conversão de carbono inorgânico em combustíveis, produtos químicos, biomateriais, proteínas e outros produtos de valor agregado. Esta revisão fornece uma avaliação abrangente dos recentes avanços na bioconversão microbiana de CO2 através da ponte de perspectivas biológicas, tecnológicas e industriais. Ao contrário de revisões anteriores focadas em temas individuais, como vias de fixação de carbono, fermentação de gás ou engenharia metabólica, este trabalho apresenta uma estrutura integrada que conecta vias de fixação de carbono natural e sintético, plataformas de produção microbiana, estratégias de engenharia metabólica, diversificação de produtos e considerações tecno-econômicas. Para apoiar essa análise, realizamos uma avaliação bibliométrica sistemática de 913 publicações indexadas na Web of Science Core Collection, revelando crescimento sustentado na produção científica, aumento da interdisciplinaridade, redes de colaboração estruturadas e fortes interconexões temáticas entre ecologia microbiana, fixação de carbono, metabolismo e utilização de carbono. Avanços recentes em biologia sintética, engenharia metabólica de nível de sistemas, eletrossíntese microbiana, sistemas bioeletroquímicos, consórcios microbianos sintéticos e engenharia de deformação assistida por inteligência artificial são discutidos como importantes motores da utilização de carbono microbiano. A revisão também analisa criticamente as principais barreiras à implementação industrial, incluindo transferência de massa de CO2, eficiência de fixação de carbono, restrições energéticas, aumento da escala de processos, processamento a jusante e viabilidade econômica. Ao integrar evidências bibliométricas sistemáticas com uma avaliação crítica da biomanufatura microbiana de CO2, esta revisão identifica a convergência da fisiologia microbiana, engenharia metabólica, desenvolvimento de bioprocessos, energia renovável e abordagens orientadas a dados como centrais para o avanço da conversão biológica de CO2 em biomanufatura escalável e sustentável.