Plataforma para o etanol celulósico

Por Fábio de Castro, da  Agência FAPESP 

Cientistas de todo o mundo estão em busca de uma tecnologia para a produção em escala industrial do etanol derivado da celulose da cana-de-açúcar. Atualmente, só se pode fabricar etanol a partir da sacarose, que corresponde a um terço da biomassa da planta.

O etanol celulósico permitiria aproveitar os outros dois terços, aumentando a produtividade sem alterar a área plantada. Atingir esse objetivo, no entanto, não é tarefa trivial.

O conhecimento adquirido até agora na busca do etanol celulósico foi consolidado no livro Routes to Cellulosic Ethanol, que acaba de ser lançado pela editora norte-americana Springer.

Reunindo textos de alguns dos principais especialistas do mundo em etanol celulósico, o livro foi editado por Marcos Buckeridge, professor do Departamento de Botânica do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (USP) e membro da coordenação do Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN), e Gustavo Goldman, professor da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da USP, em Ribeirão Preto.

O livro é um produto do 1º Simpósio sobre Etanol Celulósico, realizado em setembro de 2008 com o objetivo de definir estratégias para obtenção do etanol celulósico por meios genéticos e bioquímicos. A obra também agregou o conhecimento gerado posteriormente, com o lançamento do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) do Bioetanol, coordenado por Buckeridge.

“O foco principal do livro é a ciência básica originária do BIOEN e do INCT, que buscam construir a plataforma de conhecimento necessária para que sejam desenvolvidas as tecnologias de etanol celulósico. No livro, procuramos consolidar o que foi conquistado até agora”, disse o cientista à Agência FAPESP.

Segundo Buckeridge – que também é diretor científico do Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), em Campinas (SP) –, a obra reúne textos de cientistas japoneses, norte-americanos, mas, sobretudo, de brasileiros. “O Brasil é o maior produtor mundial de etanol de cana-de-açúcar e pioneiro no desenvolvimento de tecnologias para o uso de etanol para geração de energia. O país tem décadas de estudos acumulados sobre o tema”, disse.

A obra é dividida em três partes: “Bioenergia”, “Parede celular das plantas, enzimas e metabolismos” e “Genética da parede celular das plantas”. A primeira parte contextualiza o tema da bioenergia e as outras duas tratam de aspectos ligados a uma questão crítica para o desenvolvimento do etanol celulósico: dominar o conhecimento sobre a degradação da parede celular da planta.

“Se pudermos entender a síntese das paredes celulares, os geneticistas e biólogos moleculares poderão desenvolver plantas com polissacarídeos atualmente inexistentes na cana-de-açúcar, mas que serão introduzidos a fim de facilitar a hidrólise do etanol celulósico”, afirmou.

Bioenergia no Brasil e no mundo

Na primeira parte, a obra apresenta uma visão geral sobre as rotas para o etanol celulósico. O físico José Goldemberg discute a questão da energia no mundo, a fim de mostrar a posição brasileira no contexto internacional da bioenergia.

Em seguida, Buckeridge, Wanderley dos Santos e Edgardo Gómez – ambos pesquisadores do CTBE – discutem a produção de etanol celulósico pela via bioquímica. Luiz Nogueira, da Universidade Federal de Itajubá, Joaquim Seabra, do CTBE, e Isaías Macedo, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), finalizam a parte introdutória discutindo a produção de etanol celulósico pela via da gaseificação.

Alternativas de degradação

A segunda parte reúne os capítulos que tratam da degradação da parede celular por diferentes métodos. Takahisa Hayashi, da Universidade Agrícola de Tóquio (Japão), e Rumi Kaida, da Universidade de Kioto (Japão), escreveram sobre seus experimentos com madeira na Ásia. “Hayashi é um dos grandes pesquisadores da área no mundo. Nesses experimentos, eles utilizaram transgênicos para alterar a parede celular”, disse Buckeridge.

O contraponto brasileiro à experiência asiática é feito por um grupo da Escola de Engenharia de Lorena, da USP, liderado por Adriane Milagres. “Eles tratam especificamente do ataque enzimático em materiais lignocelulósicos, revelando a experiência que acumularam ao longo dos anos”, contou.

Um grupo da Universidade de Brasília (UnB), liderado por Edivaldo Filho, faz uma revisão sobre a atividade enzimática na degradação da parede celular. Em seguida, o artigo de Igor Polikarpov e Viviane Serpa – ambos do Instituto de Física de São Carlos (IFSC), da USP, trata da estrutura das proteínas. “Polikarpov é um dos melhores especialistas brasileiros em cristalização e enzimas, entre elas as hidrolases”, disse Buckeridge.

Maria de Lourdes Polizeli lidera o grupo da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP), da USP, que contribuiu com um artigo sobre hidrolases de microrganismos usadas para a degradação da parede celular. “Ela tem uma das maiores coleções do mundo de enzimas e fungos bem caracterizados”, disse Buckeridge.

Richard Ward, também da FFCLRP-USP, é o autor de um artigo sobre engenharia de celulase para sacarificação de biomassa. “É um trabalho que eu considero espetacular: ele constrói proteínas que não existem na natureza e conta a história dessa engenharia, que já aplicou em plantas e microrganismos”, disse o membro da coordenação do BIOEN-FAPESP.

A segunda parte é encerrada com o artigo de Goldman sobre o melhoramento genético do uso da xilose – um açúcar de cinco carbonos – pelas leveduras. “É um tema muito importante, envolvendo um problema crítico para o processo do etanol celulósico. No artigo, Goldman conta seus experimentos, retrata o que já existe e indica o que ainda pode ser feito”, disse.

Brasil e Estados Unidos

A terceira parte tem o objetivo de traçar um paralelo entre o que está sendo feito no Brasil e nos Estados Unidos. “Em um dos capítulos, um grupo de autores norte-americanos mostra como eles estão explorando a maravilhosa diversidade do milho com uma abordagem genética muito avançada. O objetivo é chegar a uma planta ideal para a bioenergia”, contou Buckeridge.

Eric Lam, da Universidade de New Jersey (Estados Unidos), liderou o grupo que discutiu o desenvolvimento de “plantas inteligentes” para a produção de bioetanol. “Trata-se de uma área na qual eu e Hayashi também atuamos: buscar plantas capazes de degradar sua própria parede celular”, disse.

O grupo liderado por Marcelo Loureiro, da Universidade Federal de Viçosa, foi responsável por um artigo relacionado à seleção de plantas para uma conversão mais eficiente em bioetanol. “Eles coordenam um trabalho muito importante de busca de variedades que tenham modificações na parede celular para, a partir daí, produzir etanol celulósico”, contou Buckeridge.

O livro é encerrado com o artigo de Michel Lawton e Hemalatha Saidasan – ambos da Universidade Rutgers (Estados Unidos) – sobre genômica e parede celular. “Trata-se de um modelo de um musgo que tem um genoma muito pequeno e que pode servir para estudar o etanol celulósico”, disse.

* Routes to Cellulosic Ethanol

Organizadores: Marcos Buckeridge e Gustavo Goldman

Lançamento: 2011

Mais informações: www.springerlink.com/content/978-0-387-92739-8/#section=838013&page=1