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Pesquisas buscam melhores formas de usar a biomassa  

17/10/2018 - Desenvolvimento sustentvel "o desenvolvimento que satisfaz as necessidades presentes, sem comprometer a capacidade das geraes futuras de suprir suas prprias necessidades", de acordo com o Relatrio Brundtland, publicado em 1987 pela Comisso Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento.

O mesmo relatrio, intitulado Nosso Futuro Comum, sugere uma srie de medidas a serem tomadas pelos pases para promover o desenvolvimento sustentvel, entre elas o desenvolvimento de tecnologias com uso de fontes energticas renovveis.

O Brasil um dos pases que mais usam fontes energticas renovveis e, alm disso, no depende tanto do petrleo para seus veculos como os demais pases. O motivo o uso de biocombustveis, especialmente o etanol, feito base do caldo extrado da cana-de-acar. Mas h outro tipo de etanol de potencial imenso, o etanol celulsico, obtido do bagao e da palha da cana - tambm chamado de etanol de segunda gerao.

O etanol celulsico um dos mais importantes exemplos do uso de biomassa lignocelulsica para produo de combustveis lquidos renovveis.

" um consenso que uma economia sustentvel depender de uma multiplicidade de fontes de energia, mas a biomassa ir desempenhar um papel importante", disse Roberto de Campos Giordano, professor titular no Departamento de Engenharia Qumica da Universidade Federal de So Carlos (UFSCar), na FAPESP Week Belgium, realizada nas cidades de Bruxelas, Lige e Leuven de 8 a 10 de outubro de 2018.

"Alm disso, as biorrefinarias tero de produzir molculas e monmeros [que se combinam na formao de polmeros] para substituir os derivados do petrleo. No entanto, uma lacuna importante ainda precisa ser superada: como fazer essa transio na economia real?", disse Giordano, que dirige o Laboratrio de Desenvolvimento e Automao de Bioprocessos, e falou no evento sobre a contribuio da engenharia de processos e sistemas para viabilizar o uso da biomassa em uma economia de baixo carbono.

Segundo Giordano, muito trabalho ainda deve ser feito em duas vertentes: o desenvolvimento de bioprocessos avanados e o desenvolvimento de ferramentas computacionais que "apoiem a anlise de viabilidade tecno-econmica-ambiental desde o incio da pesquisa de processos produtivos com baixo impacto de carbono".

Ambos os aspectos esto sendo abordados por um grupo interinstitucional de oito laboratrios reunidos no Projeto Temtico "Da fbrica celular biorrefinaria integrada Biodiesel-Bioetanol: uma abordagem sistmica aplicada a problemas complexos em micro e macroescalas", coordenado por Giordano e que integra o Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN).

"O projeto se prope a enfrentar desafios tecnolgicos colocados por uma nova concepo de biorrefinaria integrada, aproveitando sinergias entre os processos de produo dos dois mais importantes biocombustveis no contexto brasileiro: bioetanol de primeira e segunda geraes, a partir da cana-de-acar, e biodiesel, a partir de leos vegetais e, tambm, de fonte microbiana", disse.

"Para tanto, reunimos pesquisadores com larga experincia na rea, de vrias instituies do Estado de So Paulo. Biocombustveis lquidos de fontes renovveis so a espinha dorsal dessa biorrefinaria, baseada em rotas bioqumicas, mas molculas de maior valor agregado tambm tm sua produo estudada", disse.

O Projeto Temtico rene vrias linhas de pesquisa, como: Sntese, otimizao e anlise tecno-econmica-ambiental integrada simulao da refinaria de bioetanol; Obteno de biomolculas de valor agregado a partir de subprodutos dos processos de produo de biocombustveis ou da biomassa presente na biorrefinaria; e Integrao dos processos de produo de etanol de segunda gerao e do biodiesel etlico usando subprodutos da produo de combustveis como matria-prima.


Fungos que gostam do calor

A biomassa uma fonte abundante de polissacardeos - carboidratos compostos por molculas de acares menores - como a celulose, que podem ser utilizados como matria-prima renovvel para a produo de biocombustveis (como o etanol de segunda gerao) e de compostos de qumica verde (fertilizantes), entre outros.

"O problema que a converso desses polissacardeos em acares que podem ser fermentados por via enzimtica ainda um processo lento e de alto custo", disse Fernando Segato, professor na Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de So Paulo, na FAPESP Week Belgium.

Segato falou no evento em Bruxelas sobre o uso de enzimas produzidas por fungos que sobrevivem a temperaturas elevadas na produo de acares a partir da biomassa lignocelulsica, composta de lignina, hemicelulose e celulose.

"A produo de biocombustveis e de outros compostos qumicos a partir de materiais renovveis como a biomassa lignocelulsica difcil, principalmente por causa de sua resistncia, o que dificulta a sua desconstruo. Essa resistncia devida principalmente presena da lignina contida na parede celular da planta", disse.

A lignina uma macromolcula encontrada nas plantas terrestres. Est associada hemicelulose e celulose na parede celular e tem a funo de conferir rigidez, impermeabilidade e resistncia a ataques biolgicos e mecnicos aos tecidos vegetais.

"A lignina pode ser quebrada ou removida da parede celular da planta por tratamentos com custo elevado e que necessitam de produtos qumicos, altas temperaturas e alta presso. A lignina na biomassa lignocelulsica resistente ao ataque de microrganismos, mas alguns fungos produzem enzimas que podem degradar a lignina", disse.

Por conta disso, o grupo do professor Segato investiga o uso de enzimas produzidas por fungos termoflicos (ou termfilos) na degradao de lignina. Esses microrganismos so capazes de sobreviver a temperaturas elevadas, acima de 45 C. Alguns desses fungos (hipertermoflicos) podem resistir a temperaturas prximas a 70 C. Dentre as principais espcies de fungos estudadas pelos pesquisadores esto Aspergillus niveus (recentemente reclassificado como A. fumigatus var niveus) e Myceliophthora thermophila.

A pesquisa tem apoio da FAPESP e conduzida em colaborao com cientistas da USP, do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), da Universidade Estadual Paulista (Unesp), da University of Nebraska em Lincoln (UNL), onde Segato foi professor visitante, e da Oklahoma State University (OSU).

Segundo Segato, mecanismos para degradar materiais lignocelulsicos foram identificados a partir da anlise do transcriptoma (conjunto de RNAs de um organismo, rgo, tecido ou linhagem celular) e do secretoma (conjunto de protenas secretadas) de fungos termoflicos. "Alm disso, foi verificado um aumento de at 2,5 vezes na atividade de sacarificao da biomassa, quando os extratos enzimticos de diferentes espcies foram misturados", disse.

"Esses resultados levaram o nosso grupo a investigar enzimas que poderiam estar agindo em conjunto para melhorar a sacarificao da biomassa lignocelulsica. Para isso, utilizamos tcnicas de anlise de alta taxa de produo, biologia molecular e expresso heterloga de protenas como ferramentas para compreender melhor a interao enzimtica que levou a aumentar a sacarificao de biomassa lignocelulsica", disse.

Realizada no Centro Belga de Histrias em Quadrinhos, a FAPESP Week Belgium foi organizada pela FAPESP em conjunto com as organizaes belgas F.R.S.-FNRS, o Departamento de Economia, Cincia e Inovao (EWI), a Fundao de Pesquisa - Flanders (FWO) e a Wallonie-Brussels International (WBI).

Heitor Shimizu
Fonte: Agncia Fapesp
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