Tecnologia da Unicamp aumenta rendimento do etanol de segunda geração em até 30% e pode transformar produção de biocombustíveis

Foto: Layse Costa De Souza, uma das inventoras da tecnologia | Foto: Catha Mayor

Pesquisa com bactérias geneticamente modificadas cria nova rota para produção de etanol 2G, reduz gargalos industriais e avança para testes em escala ampliada com potencial de fortalecer a bioenergia brasileira.

Uma nova tecnologia desenvolvida por pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) pode elevar em até 30% o rendimento do etanol de segunda geração (E2G), considerado um dos biocombustíveis mais promissores para a transição energética global.

A inovação utiliza bactérias geneticamente modificadas capazes de simplificar etapas do processo produtivo e aumentar a eficiência da conversão de resíduos agrícolas, como bagaço e palha de cana-de-açúcar, em combustível renovável.

O desenvolvimento foi realizado em parceria com o Dartmouth College e a empresa norte-americana Terragia Biofuel, responsável pela próxima fase de testes em escala ampliada. A tecnologia possui pedido de patente no Brasil e nos Estados Unidos e foi licenciada para a companhia.

O projeto integra as pesquisas do Laboratório de Biocombustíveis Avançados de Segunda Geração (A2G) da Unicamp, com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

Etanol de segunda geração busca superar desafios de custo e eficiência

O etanol de segunda geração é produzido a partir de materiais lignocelulósicos, principalmente resíduos agrícolas que normalmente possuem baixo aproveitamento econômico.

A tecnologia permite transformar o bagaço e a palha da cana em combustível sem necessidade de ampliar áreas cultivadas, aumentando a eficiência energética da produção agrícola.

Apesar do potencial, o etanol 2G ainda enfrenta desafios relacionados ao custo industrial. Atualmente, o processo convencional depende de diversas etapas, incluindo pré-tratamento termoquímico da biomassa e aplicação de enzimas para liberar açúcares fermentáveis.

Essas fases representam uma parcela significativa dos custos de produção e limitam a competitividade do combustível renovável em relação ao etanol tradicional.

A inovação desenvolvida pela Unicamp utiliza o conceito de Bioprocessamento Consolidado (Consolidated Bioprocessing – CBP), no qual um único microrganismo realiza simultaneamente a degradação da biomassa e a fermentação para produção do etanol.

Engenharia genética combina características de diferentes bactérias

A estratégia científica envolveu a combinação das capacidades de dois microrganismos com características complementares.

A bactéria Clostridium thermocellum apresenta alta capacidade de decomposição da celulose, mas possui baixa eficiência natural na produção de etanol.

Já a Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum apresenta elevado potencial para produção do biocombustível, porém não consegue degradar diretamente a biomassa vegetal.

A partir dessa diferença, os pesquisadores identificaram genes relacionados à alta produção de etanol na segunda bactéria e transferiram essas características para a bactéria responsável pela degradação da celulose.

O resultado foi uma linhagem modificada geneticamente com maior capacidade de converter resíduos vegetais em biocombustível.

Nova rota metabólica melhora aproveitamento da biomassa

Outro avanço importante da pesquisa foi a descoberta da função da enzima HfsD, relacionada ao equilíbrio metabólico necessário para aumentar a produção de etanol.

Segundo os pesquisadores, o hidrogênio produzido durante o processo, que anteriormente era considerado um fator limitante, pode atuar como um intermediário importante para melhorar a eficiência da conversão dos açúcares em combustível.

A descoberta abre novas possibilidades para a chamada engenharia metabólica, área científica voltada ao desenvolvimento de microrganismos mais eficientes para aplicações industriais.

Testes laboratoriais mostram salto no rendimento do etanol

Os experimentos realizados em laboratório apresentaram resultados superiores aos obtidos em modificações genéticas anteriores.

Em uma das linhagens desenvolvidas, o rendimento do etanol passou de 59,8% para 88,5% do potencial máximo teórico, representando um aumento próximo de 30% na eficiência produtiva.

De acordo com os pesquisadores, outras alterações genéticas avaliadas anteriormente costumavam gerar ganhos entre 5% e 10%, tornando o avanço obtido pela nova tecnologia um resultado expressivo.

Mesmo com os resultados positivos, ainda existem desafios antes da aplicação comercial, principalmente relacionados ao desempenho das bactérias em ambientes industriais, resistência ao processo produtivo e concentração de etanol durante a fermentação.

Tecnologia avança para testes em escala industrial

A próxima etapa do projeto será conduzida pela Terragia Biofuel, que avaliará a tecnologia em biorreatores maiores, buscando confirmar os resultados obtidos em laboratório.

Até o momento, todos os testes foram realizados em escala de bancada, utilizando pequenas estruturas experimentais.

A expectativa é verificar se o ganho de produtividade poderá ser mantido em condições semelhantes às encontradas nas plantas industriais de produção de biocombustíveis.

Brasil pode ampliar protagonismo em biocombustíveis avançados

Caso a tecnologia seja validada em escala comercial, o avanço poderá aumentar a competitividade econômica do etanol de segunda geração e ampliar o aproveitamento de resíduos agrícolas disponíveis no Brasil.

Além do bagaço da cana-de-açúcar, a tecnologia possui potencial de aplicação em outras fontes de biomassa, como palha de milho, agave e resíduos florestais.

O desenvolvimento reforça o papel da pesquisa brasileira na criação de soluções para a transição energética e pode contribuir para consolidar o país como referência mundial na produção de biocombustíveis avançados.