Cientistas avançam com enzimas para degradar diferentes tipos de biomassa

Publicado em 12/03/2015

Página Sustentável em 10/03/2015

Há alguns anos, boa parcela dos estudos científicos em áreas como a produção de enzimas para a degradação do bagaço de cana-de-açúcar e outras matérias-primas se restringiam à identificação e testes com enzimas capazes de converter apenas a celulose da biomassa em açúcares que pudessem ser posteriormente transformados em etanol.  Haviam poucos projetos sobre outros tipos de enzimas e o nível de sucesso das iniciativas era medido, basicamente, pelo rendimento de açúcar no processo de hidrólise.

Projetos apresentados recentemente pelo Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) apontam para um amadurecimento da comunidade de pesquisa ligada à conversão de biomassa em combustíveis e outros produtos. Os cientistas do CTBE  estão engajados para facilitar o acesso à celulose por meio da introdução de enzimas auxiliares nos coquetéis para melhorar a eficiência do processo.

A evolução científica também esta na recuperação de compostos presentes em outras frações da biomassa, como hemicelulose e lignina, para a produção de blocos químicos de alto valor agregado. Novas técnicas de prospecção, isolamento e cultivo de microrganismos em laboratório ganharam maior interesse e estão em processo de desenvolvimento.

Um dos maiores desafios de quem trabalha na área de conversão de biomassa em etanol e outros bioprodutos é a complexidade da temática. “Ao longo da pesquisa, muitas vezes é preciso lidar, paralelamente, com a  genética e o metabolismo de plantas, com a físico-química do pré-tratamento, com a microbiologia da produção de enzimas hidrolíticas, com a fermentação e com a engenharia ligada aos processos industriais de conversão”, comenta o pesquisador do CTBE, Carlos Eduardo Driemeier.

Soma-se a essa complexidade, o fato de que o etanol é apenas um dos produtos possíveis de serem extraídos da biomassa vegetal. “De modo semelhante ao que ocorre hoje no mercado do petróleo, percebo que o futuro da indústria da biomassa está nos inúmeros produtos obtidos a partir dela, com valor agregado muito superior ao dos combustíveis”, afirma Sunkyu Park, da North Carolina State University.

O celulossoma a os avanços na pesquisa sobre enzimas

Estes grandes complexos enzimáticos extracelulares são produzidos por bactérias anaeróbias e são capazes de quebrar polissacarídeos da parede celular vegetal, como celulose, hemicelulose e pectina, em açúcares. O celulossoma possui vários tipos de enzimas organizadas em torno de uma proteína de atividade não-catalítica, que permite a aderência do complexo à celulose. O cientistisa Edward Bayer, do The Weizmann Institute of Science, de Israel, e um dos criadores do conceito de celulossoma apresentou durante um evento em São Paulo o trabalho da sua equipe para compreender a organização e o funcionamento do celulossoma, assim como as tentativas de alteração desse sistema para melhorar a degradação da celulose.

Outro avanço apresentado ocorre nos estudos sobre enzimas acessórias para a degradação da biomassa. “No início da pesquisa, há alguns anos, produzíamos coquetéis com enzimas que agiam principalmente sobre a celulose. Hoje sabemos que outros componentes presentes na biomassa, como hemicelulose e lignina, tornam preponderante a adição de enzimas acessórias para facilitar o acesso à celulose, permitindo uma conversão eficaz com cargas enzimáticas menores”, explica Valdeir Arantes, pesquisador brasileiro que passou os últimos seis anos na Universidade de British Columbia, no Canadá.

Arantes mostrou em sua apresentação que é possível produzir etanol celulósico com eficiência a partir de distintas biomassas, desde que o mesmo coquetel enzimático base (que atua sobre a celulose) seja complementado por enzimas acessórias específicas para cada matéria-prima.

De acordo com os pesquisadores, as próximas ações necessárias para o avanço da ciência básica ligada à produção de etanol de segunda geração, além das citadas, seria a importância dos esforços para se diminuir a ação de inibidores durante os processos de hidrólise e fermentação de açúcares da biomassa. Além disso, Peter J. Punt, da Leiden University, reforça que está na hora de revisar os livros didáticos sobre os temas utilizados pelos cursos de graduação. “Tudo o que vemos neles foi escrito há mais de 10 anos. Precisamos mostrar aos nossos alunos os desenvolvimentos mais recentes do setor”, alerta Punt.

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