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Segredo para etanol da celulose pode estar em microrganismos da Amazônia

Fábio de Castro - Agência Fapesp - 08/02/2011

Biocombustível de terceira geração

Viabilizar a fabricação industrial de etanol celulósico não é uma tarefa trivial, mas é fundamental para aumentar a produção brasileira do combustível sem ampliar a área plantada de cana-de-açúcar.

A chave para essa revolução tecnológica pode estar na imensa diversidade de microrganismos da Floresta Amazônica.

Nos próximos quatro anos, um projeto de pesquisa que envolve cientistas de São Paulo e do Pará concentrará esforços para produzir, a partir de fungos e bactérias da selva, coquetéis enzimáticos capazes de degradar a celulose, viabilizando o chamado etanol de segunda geração.

O projeto foi aprovado no âmbito do acordo de cooperação assinado em 2009 pelas Fundações de Amparo à Pesquisa (FAPs) dos Estados de São Paulo (FAPESP), Minas Gerais (Fapemig) e do Pará (Fapesp) e pela Vale S.A.

As pesquisas serão realizadas por cientistas do Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), sediado em Campinas (SP), e da Universidade Federal do Pará (UFPA).

Etanol celulósico

O grupo prospectará microrganismos e coquetéis enzimáticos que possam ser aplicados na fabricação do etanol celulósico.

De acordo com Carlos Eduardo Rossell, pesquisador do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) e coordenador da vertente paulista do projeto, atualmente a fabricação de etanol só é viável a partir da sacarose, que corresponde a um terço da biomassa da cana-de-açúcar.

O etanol celulósico decorre do aproveitamento dos outros dois terços da biomassa da planta. Com a produção de etanol a partir do bagaço e da palha da cana-de-açúcar, será possível aumentar a produtividade sem alterar a área plantada.

"O desafio para isso é a natureza recalcitrante da biomassa. O material lignocelulósico é muito resistente aos ataques enzimáticos", disse Rossell.

Degradação benéfica

Na Floresta Amazônica, no entanto, devido à presença de microrganismos específicos da região, a degradação natural de grandes quantidades de biomassa ocorre de forma contínua.

"Esperamos encontrar ali linhagens especiais de fungos e bactérias que possam degradar a celulose da planta de forma mais eficiente. Vamos tentar fazer com o bagaço e a palha da cana-de-açúcar o que a floresta faz com a biomassa", explicou.

O projeto, segundo Rossell, integrará diversos grupos de pesquisa, promovendo intercâmbio entre os pesquisadores do CTBE e da UFPA em busca dos microrganismos degradadores da lignocelulose.

Cultivo de bactérias

Na primeira fase da pesquisa, os cientistas do Laboratório de Investigação Sistemática em Biotecnologia e Biodiversidade Molecular da UFPA, sob a liderança de Alberdan Silva Santos, farão a prospecção das linhagens de fungos e bactérias de interesse - tanto na floresta, como em resíduos agrícolas da região Norte, em culturas como as de mandioca e açaí.

"Os microrganismos serão cultivados e selecionados na presença de compostos enzimáticos com potencial biotecnológico na degradação da biomassa. A equipe utilizará técnicas de biologia molecular para identificar as linhagens produtoras dessas enzimas", explicou Santos.

Segundo o cientista, realizar a prospecção de microrganismos na floresta, em vez de fazê-lo nos canaviais, ampliará consideravelmente as chances de encontrar as enzimas ideais para o processo de produção do etanol celulósico.

De acordo com estudos realizados por cientistas do Programa Biota-FAPESP, o número de bactérias nas plantas cultivadas pode ser 99% menor que o das plantas das florestas.

"Serão feitos, também, testes com suplementação e sinergia entre enzimas. Eventualmente, um complexo enzimático produzido por um fungo ou bactéria pode vir a ser mais eficiente na degradação da celulose se forem acrescentadas outras enzimas a ele", afirmou Santos.

Coquetéis de enzimas

Na segunda fase do projeto, após a caracterização dos microrganismos e da atividade enzimática, os cientistas do CTBE, sob a liderança de José Geraldo Pradella, irão otimizar o processo de produção dos coquetéis enzimáticos das espécies amazônicas em conjunto com uma nova técnica de pré-tratamento da biomassa desenvolvida no próprio laboratório.

O objetivo dos cientistas é produzir três a quatro coquetéis enzimáticos eficientes testados sobre 20 a 30 tipos de polpas celulósicas pré-tratadas em condições distintas. A partir disso, o processo laboratorial será levado para ensaios em escala semi-industrial.

"A estrutura de plantas de desenvolvimento piloto do CTBE foi criada fundamentalmente com o objetivo de levar a pesquisa básica para um patamar que possibilite a produção em maior escala. A ideia é estabelecer os parâmetros de produção industrial em termos de rendimento, de custos, de volume, de consumo de energia e água, por exemplo", disse Pradella.

Na planta piloto do CTBE, os testes de produção de enzimas e hidrólise da celulose da cana-de-açúcar passarão a ser feitos em reatores de até 200 litros.

"A escala vai ser ampliada cerca de dez vezes, em relação à escala laboratorial. Isso vai permitir identificar os gargalos do processo em condições operacionais semelhantes à da produção industrial", destacou Rossell.

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