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Unicamp: Pesquisa investiga biocombustíveis de segunda geração

Publicado em 10 abril 2019

Um grupo de pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), em parceria com colegas do Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), investiga como superar os desafios para a produção de biocombustíveis de segunda geração.

De acordo com especialistas, uma das principais dificuldades é identificar enzimas oriundas de microrganismos que, combinadas em um coquetel enzimático, viabilizem a hidrólise de biomassa. Por esse processo, as enzimas atuam em conjunto para degradar e converter carboidratos da palha e do bagaço da cana-de-açúcar, por exemplo, em açúcares simples, capazes de sofrer fermentação.

Assim, em análises, os cientistas da Unicamp e do CTBE descobriram que um fungo encontrado na Amazônia, da espécie Trichoderma harzianum, produz uma enzima com potencial para se tornar a mais importante em um coquetel enzimático.

Procedimentos

A proteína, chamada ß-glicosidase, atua na fase final da degradação da biomassa e produz glicose livre para ser fermentada e transformada em etanol. Porém, os pesquisadores observaram em laboratório que essa mesma glicose produzida pela reação enzimática inibia a atividade da ß-glicosidase.

“Também constatamos que a atividade ótima de catálise da proteína ocorria a 40 graus. Isso representava outro obstáculo para o uso da enzima porque, em ambientes industriais, a hidrólise enzimática da biomassa é feita sob temperaturas mais altas, geralmente em torno de 50 graus”, explicou Clelton Aparecido dos Santos, pós-doutorando no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética da Unicamp com bolsa da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

Por meio de análises da estrutura da enzima, combinadas com técnicas de genômica e de biologia molecular, o grupo fez modificações na estrutura da molécula que permitiram solucionar esses problemas e aumentar de forma considerável sua eficiência em degradar biomassa.

Desempenho

Resultado de um projeto regular e de um temático, ambos apoiados pela Fapesp, o estudo foi publicado na revista . “Verificamos que a proteína modificada que desenvolvemos é muito mais eficiente do que a enzima não modificada e pode ser usada para suplementar os coquetéis enzimáticos comercializados hoje para a degradação de biomassa e produção de biocombustíveis de segunda geração”, disse Clelton Aparecido dos Santos.

Para avaliar o desempenho da proteína melhorada na degradação de biomassa – especialmente do bagaço da cana, um resíduo agroindustrial com grande potencial a ser explorado no Brasil –, os pesquisadores fizeram uma série de experimentos.

Grupo

Por meio de um estágio de pesquisa no exterior com bolsa da Fapesp, Clelton Aparecido dos Santos analisou, em colaboração com um grupo de pesquisadores liderados pelo professor Paul Dupree, da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, a eficiência da enzima melhorada em relação à liberação de glicose na conversão de diferentes fontes de biomassa vegetal.

Os resultados das análises indicaram que a enzima modificada apresentou uma eficiência catalítica 300% maior do que a proteína selvagem e tornou-se mais tolerante à glicose, propiciando um aumento significativo da liberação de açúcar de todas as fontes de biomassa vegetal testadas. Além disso, a mutação aumentou a estabilidade térmica da enzima durante a fermentação.

“A mutação dos dois aminoácidos no sítio ativo da proteína tornou-a uma enzima supereficiente, pronta para aplicação industrial”, avaliou Anete Pereira de Souza, professora da Unicamp e coordenadora do projeto. “Uma das vantagens dessa enzima é que ela é produzida e não a partir de um organismo modificado, nesse caso, o fungo. Com isso, é possível produzi-la em grandes quantidades e reduzir os custos”, completou.