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Biotecnologia pode reduzir custos da produção de papel (17 notícias)

Publicado em 24 de janeiro de 2019

Por Suzel Tunes, Pesquisa para Inovação

Com apoio do programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE) e do Programa de Apoio à Pesquisa em Empresas (PAPPE-Subvenção), a Verdartis, empresa especializada em biotecnologia, desenvolveu um processo de produção de enzimas (proteínas que desempenham a função de catalisadores) capazes de tornar o processo de refino de celulose mais sustentável, reduzindo o impacto ambiental da produção de papel.

Marcos Lourenzoni e Álvaro de Baptista Neto, pesquisadores e sócios da empresa, instalada no Centro de Negócios do Parque de Inovação e Tecnologia Supera, em Ribeirão Preto, explicam que, no processo de produção de papel, a pasta de celulose, obtida no processo físico-químico Kraft a partir de cavacos de madeira, passa por refinadores que provocam mudanças estruturais nas fibras, tornando-as mais flexíveis. Esse processo é mecânico e, por isso, consome uma considerável quantidade de energia elétrica. A ação das enzimas ajuda a degradar as fibras de celulose, acelera o processo e diminui, assim, a energia elétrica gasta na produção.
Segundo uma avaliação realizada no Laboratório de Celulose e Papel da Universidade Federal de Viçosa, em Minas Gerais, a mistura das enzimas produzidas pela Verdartis leva à redução de cerca de 30% no consumo de energia gasto na etapa de refino.
A startup concluiu o projeto PIPE em abril de 2017, chegando ao desenvolvimento do processo produtivo de variantes melhoradas de enzimas celulases e xilanases que, misturadas em diferentes proporções, podem atuar tanto no refino da fibra virgem de celulose quanto no refino de celulose proveniente do papel reciclado.
Segundo Lourenzoni, o plano é buscar o apoio da FAPESP também para o desenvolvimento do escalonamento da produção. O objetivo dos sócios é colocar no mercado uma alternativa nacional às enzimas produzidas no exterior. “Existe uma alta demanda por esse produto e não há produção nacional: as enzimas utilizadas atualmente são importadas”, diz Baptista.
Lourenzoni explica que o processo de refino depende do tipo de papel que se deseja obter e do tipo de madeira utilizada em sua produção. Nesse último aspecto, o uso de enzimas produzidas fora do país apresenta um problema: são desenvolvidas para um processo de fabricação que utiliza madeira de coníferas, enquanto no Brasil a árvore mais utilizada pela indústria de papel e celulose é o eucalipto – para o qual a enzima importada não se mostra tão eficiente. A Verdartis, segundo ele, aposta exatamente na customização para atrair os clientes.
Evolução dirigida
A empresa já tinha contado com o apoio do PIPE da FAPESP para desenvolver tecnologia batizada com o nome de Persozyme, baseada no processo denominado “evolução dirigida”, que mimetiza in vitro a evolução da biodiversidade natural e permite a seleção de enzimas com características predefinidas.
Nesse projeto, as enzimas personalizadas foram desenvolvidas para o processo de branqueamento da polpa de celulose. Lourenzoni explica que a polpa entra nesse processo com coloração marrom, devido à lignina residual. Para obter a celulose branca, os fabricantes precisam usar grandes quantidades de dióxido de cloro, um alvejante tóxico que reage com a lignina, quebrando-a em moléculas menores, a fim de extraí-la.
A enzima tem a função de facilitar o acesso desses compostos à lignina e, assim, reduzir a quantidade de dióxido de cloro utilizado na produção, o que resulta em ganhos ambientais e financeiros. “A utilização da enzima permite a redução de cerca de 25% na utilização de dióxido de cloro”, afirma o pesquisador.
Na pesquisa e desenvolvimento da Persozyme, além de outros cinco projetos financiados pelo programa PIPE (clique aqui para ver a lista de projetos apoiados), a empresa também contou com o apoio do Departamento de Química da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Universidade de São Paulo (USP) de Ribeirão Preto. Essa parceria, aliás, foi o que estimulou a constituição da empresa, em 2007.
“O professor Richard Ward trabalhava, na época, com enzimas para atuar em altas temperaturas e queria avançar nas pesquisas que eram feitas na universidade. Optamos por abrir uma empresa de biotecnologia: eu tinha conhecimento de bioinformática; o Álvaro Baptista, de produção, e o Richard Ward, de biologia molecular. Nesse momento também tivemos apoio da empresa Suzano Papel e Celulose, com amostras para testes e orientações sobre o processo”, diz Lourenzoni. Hoje, o professor Ward atua como consultor da Verdartis.
Em 2010, os resultados com a produção de enzimas personalizadas para branqueamento de celulose renderam à Verdartis o primeiro lugar no Prêmio Abiquim de Tecnologia, conferido pela Associação Brasileira da Indústria Química na categoria “Empresa Nascente”. Mas esse reconhecimento não tornou a empresa imune às crises enfrentadas pelo setor. “Por volta de 2011, o custo da água ficou muito alto e as empresas de celulose começaram a usar menos água na lavagem, o que limitou a utilização da enzima para o branqueamento, pois o processo requer uma lavagem eficiente”, lembra Baptista.
A saída para a Verdartis foi “pivotar”, e redirecionar o modelo de negócio. Decidiu então iniciar novas pesquisas direcionadas à etapa do refino. Agora, com o produto destinado ao refino já desenvolvido e prestes a ingressar no mercado em escala industrial, a Verdartis tem planos de retomar a produção de enzimas voltadas ao processo de branqueamento de papel. “Vamos investir agora nas duas frentes”, diz Lourenzoni.

Com apoio do programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE) e do Programa de Apoio à Pesquisa em Empresas (PAPPE-Subvenção), a Verdartis, empresa especializada em biotecnologia, desenvolveu um processo de produção de enzimas (proteínas que desempenham a função de catalisadores) capazes de tornar o processo de refino de celulose mais sustentável, reduzindo o impacto ambiental da produção de papel.

Marcos Lourenzoni e Álvaro de Baptista Neto, pesquisadores e sócios da empresa, instalada no Centro de Negócios do Parque de Inovação e Tecnologia Supera, em Ribeirão Preto, explicam que, no processo de produção de papel, a pasta de celulose, obtida no processo físico-químico Kraft a partir de cavacos de madeira, passa por refinadores que provocam mudanças estruturais nas fibras, tornando-as mais flexíveis. Esse processo é mecânico e, por isso, consome uma considerável quantidade de energia elétrica. A ação das enzimas ajuda a degradar as fibras de celulose, acelera o processo e diminui, assim, a energia elétrica gasta na produção.

Segundo uma avaliação realizada no Laboratório de Celulose e Papel da Universidade Federal de Viçosa, em Minas Gerais, a mistura das enzimas produzidas pela Verdartis leva à redução de cerca de 30% no consumo de energia gasto na etapa de refino.

A startup concluiu o projeto PIPE em abril de 2017, chegando ao desenvolvimento do processo produtivo de variantes melhoradas de enzimas celulases e xilanases que, misturadas em diferentes proporções, podem atuar tanto no refino da fibra virgem de celulose quanto no refino de celulose proveniente do papel reciclado.

Segundo Lourenzoni, o plano é buscar o apoio da FAPESP também para o desenvolvimento do escalonamento da produção. O objetivo dos sócios é colocar no mercado uma alternativa nacional às enzimas produzidas no exterior. “Existe uma alta demanda por esse produto e não há produção nacional: as enzimas utilizadas atualmente são importadas”, diz Baptista.

Lourenzoni explica que o processo de refino depende do tipo de papel que se deseja obter e do tipo de madeira utilizada em sua produção. Nesse último aspecto, o uso de enzimas produzidas fora do país apresenta um problema: são desenvolvidas para um processo de fabricação que utiliza madeira de coníferas, enquanto no Brasil a árvore mais utilizada pela indústria de papel e celulose é o eucalipto – para o qual a enzima importada não se mostra tão eficiente. A Verdartis, segundo ele, aposta exatamente na customização para atrair os clientes.

Evolução dirigida

A empresa já tinha contado com o apoio do PIPE da FAPESP para desenvolver tecnologia batizada com o nome de Persozyme, baseada no processo denominado “evolução dirigida”, que mimetiza in vitro a evolução da biodiversidade natural e permite a seleção de enzimas com características predefinidas.

Nesse projeto, as enzimas personalizadas foram desenvolvidas para o processo de branqueamento da polpa de celulose. Lourenzoni explica que a polpa entra nesse processo com coloração marrom, devido à lignina residual. Para obter a celulose branca, os fabricantes precisam usar grandes quantidades de dióxido de cloro, um alvejante tóxico que reage com a lignina, quebrando-a em moléculas menores, a fim de extraí-la.

A enzima tem a função de facilitar o acesso desses compostos à lignina e, assim, reduzir a quantidade de dióxido de cloro utilizado na produção, o que resulta em ganhos ambientais e financeiros. “A utilização da enzima permite a redução de cerca de 25% na utilização de dióxido de cloro”, afirma o pesquisador.

Na pesquisa e desenvolvimento da Persozyme, além de outros cinco projetos financiados pelo programa PIPE, a empresa também contou com o apoio do Departamento de Química da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Universidade de São Paulo (USP) de Ribeirão Preto. Essa parceria, aliás, foi o que estimulou a constituição da empresa, em 2007.

“O professor Richard Ward trabalhava, na época, com enzimas para atuar em altas temperaturas e queria avançar nas pesquisas que eram feitas na universidade. Optamos por abrir uma empresa de biotecnologia: eu tinha conhecimento de bioinformática; o Álvaro Baptista, de produção, e o Richard Ward, de biologia molecular. Nesse momento também tivemos apoio da empresa Suzano Papel e Celulose, com amostras para testes e orientações sobre o processo”, diz Lourenzoni. Hoje, o professor Ward atua como consultor da Verdartis.

Em 2010, os resultados com a produção de enzimas personalizadas para branqueamento de celulose renderam à Verdartis o primeiro lugar no Prêmio Abiquim de Tecnologia, conferido pela Associação Brasileira da Indústria Química na categoria “Empresa Nascente”. Mas esse reconhecimento não tornou a empresa imune às crises enfrentadas pelo setor. “Por volta de 2011, o custo da água ficou muito alto e as empresas de celulose começaram a usar menos água na lavagem, o que limitou a utilização da enzima para o branqueamento, pois o processo requer uma lavagem eficiente”, lembra Baptista.

A saída para a Verdartis foi “pivotar”, e redirecionar o modelo de negócio. Decidiu então iniciar novas pesquisas direcionadas à etapa do refino. Agora, com o produto destinado ao refino já desenvolvido e prestes a ingressar no mercado em escala industrial, a Verdartis tem planos de retomar a produção de enzimas voltadas ao processo de branqueamento de papel. “Vamos investir agora nas duas frentes”, diz Lourenzoni.