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Pesquisa brasileira cria enzimas mais eficientes para transformar bagaço de cana em etanol

Publicado em 09 outubro 2020

Pesquisa brasileira cria enzimas mais eficientes para transformar bagaço de cana em etanol

Pesquisadores brasileiros do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), situado em Campinas (SP) desenvolveram uma técnica por meio da engenharia genética capaz de produzir enzimas que transformam bagaço de cana-de-açúcar (resíduos da produção do etanol) em etanol de 2ª geração.

Reportagem de Maria Fernanda Ziegler, da Agência Fapesp, relata que as enzimas são produzidas por um fungo e 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, com isso, se transformar em biocombustível.

Segundo a reportagem, a descoberta é a mais eficiente do que as já publicadas na literatura científica e 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).

Veja trecho da reportagem:

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 Trichoderma reesei, a RUT-C30. O trabalho foi patenteado e teve artigo publicado na revista Biotechnology for Biofuels .

“O fungo foi racionalmente modificado de forma que ele maximizasse a produção das enzimas de interesse biotecnológico. 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 Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR-CNPEM), à Agência Fapesp.

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Segundo dados da Companhia Nacional de Abastecimento (Conab), 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 CRISPR/Cas9, conseguimos estabelecer em dois anos e meio uma plataforma competitiva apenas com poucas modificações racionais”, relata Murakami.

A partir do bioprocesso 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 bioprocesso 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 biorrenováveis como plásticos e intermediários químicos.

Veja reportagem completa AQUI