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Jornal de Piracicaba

Coquetel desenvolvido no Brasil potencializa produção de etanol de segunda geração

Publicado em 10 outubro 2020

Por Da Redação

Pesquisadores do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais) desenvolveram, por meio de técnicas de engenharia genética, um fungo capaz de produzir um coquetel de enzimas que degrada a biomassa. Por esse processo, as enzimas atuam de forma coordenada na quebra e conversão de carboidratos da palha e do bagaço da cana-de-açúcar em açúcares simples, que podem sofrer fermentação e, assim, se transformar em biocombustível. A descoberta abre caminho para maior aproveitamento dos resíduos da cana de açúcar na fabricação de biocombustíveis, uma vez que o desenvolvimento de um coquetel de enzimas de baixo custo representa um dos principais desafios para a produção do etanol de segunda geração (derivado do bagaço e da palha da cana-de-açúcar). Para que o fungo pudesse servir como uma biofábrica altamente produtiva do coquetel enzimático, os pesquisadores do CNPEM realizaram seis modificações genéticas em uma cepa já conhecida do tricoderma ree sei, a RUT-C30. O trabalho foi patenteado e teve artigo publicado na revista Biotechnology for Biofuel s. “ O fungo foi racionalmente modificado de forma que ele maximizasse a produção das enzimas de interesse biodigital Trends Fapesp apoia estudo sobre classes de enzimas presentes em fungos e bactérias tecnológico. Por meio de técnica de edição genética conhecida como CRISPR/Cas9, alteramos fatores de transcrição para regular a expressão de genes relacionados às enzimas, deletamos proteases que causavam problemas na estabilidade do coquetel enzimático e também adicionamos enzimas importantes que eram naturalmente deficientes no fungo. Com isso, foi possível fazer com que ele produzisse uma quantidade grande de enzimas a partir de uma fonte nutricional barata como resíduos agroindustriais abundantes no Brasil ”, explica Mário Murakami, diretor científico do LNBR-CNPEM (Laboratório Nacional de renováveis). SAFRA Segundo dados da Conab (Companhia Nacional de Abastecimento), com uma moagem de cana da ordem de 633 milhões de toneladas por safra, o Brasil gera cerca de 70 milhões de toneladas de massa seca de palha. No entanto, pouco dos resíduos é aproveitado para a produção de etanol. Murakami ressalta que praticamente todas as enzimas utilizadas no Brasil para a degradação de biomassa são importadas de um grupo restrito de empresas estrangeiras que detêm essa tecnologia sob segredo industrial. Com esse contexto, o coquetel enzimático importado pode representar até 50% do custo de produção do combustível. “ Existia um paradigma que o desenvolvimento de uma plataforma competitiva de produção de coquetel enzimático poderia levar décadas de estudos e que seria pouco provável de ser obtida apenas por técnicas de biologia sintética a partir de cepas públicas. Isso porque as empresas utilizaram diferentes métodos para desenvolver os coquetéis, como realizar evoluções adaptativas, expor o fungo a reagentes químicos e induzir mutações no genoma para então selecionar o fenótipo mais interessante. Porém, com a evolução de ferramentas de edição genética, como Cas9, conseguimos estabelecer em dois anos e meio uma plataforma competitiva apenas com poucas modificações racionais ”, relata Murakami. A partir do bio processo desenvolvido no CNPEM, foram produzidos 80 gramas por litro (g/L) de enzimas, ou a maior concentração já descrita em uma publicação científica a partir de fontes de carbono (açúcar) de baixo custo. O valor é mais que o dobro da mais alta concentração de enzimas até então relatada na literatura científica para esse tipo de fungo (37 g/L de enzimas). “ Um aspecto interessante desse trabalho é que ele não ficou preso apenas ao laboratório. Testamos a produção e o bio processo de escalonamento em uma planta-piloto, em ambiente semi-industrial, para avaliação da viabilidade econômica ”, ressalta. De acordo com Murakami, a despeito de a plataforma fúngica ter sido customizada para a produção de etanol celulósico a partir de resíduos da cana-de-açúcar, ela também é capaz de desconstruir outras biomassas e esses açúcares chamados de avançados poderiam ser utilizados para produção de outros renováveis como plásticos e intermediários químicos.