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Coquetel enzimático desenvolvido pelo CNPEM aumenta competitividade da indústria nacional do etanol

Fonte

CNPEM | Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais

Data

sexta-feira, 19 junho 2020 07:15

Áreas

Energia. Gestão de Resíduos. Sustentabilidade.

Com uma produção de etanol que ronda a casa dos 30 bilhões de litros/ano, o Brasil é um dos principais players do mercado mundial. Grande parte deste combustível, no entanto, é chamado de etanol de primeira geração (E1G), cuja obtenção se dá a partir da fermentação do caldo da cana para obtenção do álcool. Um mercado em ascensão, no entanto, enxerga nos “resíduos” do setor sucroalcooleiro (bagaço e palha de cana) uma fonte rica em açúcares com potencial de injetar até 15 bilhões de litros de etanol de segunda geração (2G) ou celulósico, nas previsões mais otimistas.

Acessar estes açúcares, porém, depende de combinações de enzimas – importadas e caras, que chegam a representar até 50% do custo de produção do etanol 2G. Todavia, uma pesquisa do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) pode mudar este cenário. Pesquisadores do Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR/CNPEM) protegeram uma tecnologia nacional para a produção de coquetéis enzimáticos de alta eficiência a partir de uma linhagem do fungo Trichoderma reesei , por meio de dois pedidos de patente depositados em 2019 junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) via Patent Cooperation Treaty (PCT), e no dia 22 de maio revelaram a invenção para comunidade científica em estudo publicado na revista científica Biotechnology for Biofuels.

Com modificações no fungo, os cientistas observaram uma produção de cerca de 80 g/L de enzimas, a mais alta já descrita em uma publicação científica a partir de fontes de carbono (açúcar) de baixo custo. Além da alta concentração de enzimas por g/L, o coquetel produzido pelo fungo geneticamente modificado também apresentou eficiência de sacarificação da ordem de 60-70%, números próximos aos vistos em coquetéis comerciais.

Em estágio avançado de desenvolvimento e com empresa interessada no licenciamento das patentes, a tecnologia se encontra em fase final de escalonamento em planta piloto e já superou as etapas de análise tecnoeconômicas e ambientais.

Para fins de comparação, a mais alta concentração de enzimas até então relatada para este tipo de fungo com a utilização de uma fonte de carbono de baixo custo havia sido de 37 g/L, resultado observado em uma linhagem proprietária, o que torna difícil a pesquisadores a reprodução do trabalho.

Biotecnologia e ciência de ponta viabilizaram engenharia genética

Com o uso de uma ferramenta de edição genética conhecida como CRISPR/Cas9, especialmente customizada para este fungo, os pesquisadores puderam realizar modificações genéticas decisivas no microrganismo, incluindo edição de fatores de transcrição, deleção de proteases e a inserção de enzimas heterólogas (enzimas de interesse, oriundas de outros microrganismos, e que com o processo de inserção no fungo o habilitam a produzi-las também).

“É surpreendente o aumento verificado na capacidade de produção e na qualidade do coquetel de enzimas gerado pelo fungo que desenvolvemos”, relata o Dr. Mario Murakami, líder da pesquisa no LNBR/CNPEM. Além da alta concentração de enzimas por grama/litro, o coquetel produzido pelo fungo geneticamente modificado também apresentou eficiência de sacarificação semelhante à de um coquetel comercial. “Além disso, esta plataforma foi concebida de forma que fosse totalmente integrável as usinas sucroalcooleiras do país, sem custo de downstream, transporte e armazenamento”, acrescentou o Dr. Murakami.

Com biomassa abundante, coquetel enzimático pode ampliar perspectivas do setor

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, conforme dados da Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB). Com aplicações diversas, hoje a palha é utilizada pelas usinas para a cogeração de energia elétrica, processo que tem sido aperfeiçoado pelo Projeto SUCRE (Sugarcane Renewable Electricity), uma iniciativa implementada pelo LNBR/CNPEM, financiada pelo Fundo Global para o Meio Ambiente (GEF) e gerido em parceria com o Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD). Desde 2015, o LNBR trabalha em parceria com 20 usinas no Brasil no desenvolvimento de tecnologias industriais e protocolos para a geração de energia limpa, com baixa emissão de gases de efeito estufa (GEE).

A mesma palha utilizada para energia, no entanto, também pode ser adotada para a produção de bioetanol. Essa flexibilidade é altamente desejável pois permite às usinas adequar sua produção à demanda, optando pela geração de energia ou produção de biocombustível, de acordo com movimentos observados no mercado. “O SUCRE é um marco no setor sucroenergético brasileiro pois foi responsável por identificar as barreiras que estavam inibindo um uso mais amplo da palha, sugerindo alternativas para contorná-las. Desta forma, viabilizou a geração de energia excedente, ampliando acesso a oferta de energia limpa bem como a atuação das usinas”, explica Regis Leal, diretor do Projeto SUCRE. “Um coquetel enzimático brasileiro, com custo competitivo, vem a enriquecer o potencial da palha e de outros subprodutos e garantir uma utilização ainda mais eficiente da matéria-prima”, esclareceu o pesquisador.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do CNPEM.

Fonte: Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR) do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Imagem: Planta piloto. Fonte: Divulgação, CNPEM