O etanol de segunda geração (E2G), que é gerado a partir de resíduos da cana-de-açúcar, oferece uma alternativa para expandir a fabricação de biocombustíveis sem necessitar de mais áreas de cultivo. Ao contrário do etanol tradicional, este tipo de combustível utiliza materiais que sobram após a produção de açúcar e do etanol de primeira geração.
Uma investigação realizada na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), em colaboração com instituições dos Estados Unidos, visa superar um dos maiores entraves desta tecnologia: os custos e a eficácia do processo produtivo. O estudo focou na criação de bactérias que sofreram modificações genéticas, com o objetivo de elevar o rendimento da produção de etanol.
Este trabalho foi executado no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) da Unicamp e culminou em uma tecnologia patenteada e licenciada para a companhia americana Terragia Biofuel. Testes preliminares demonstraram um aumento de rendimento de até quase 30% quando comparado às bactérias não alteradas.
O E2G utiliza como matéria-prima o bagaço e outros detritos vegetais remanescentes do processamento da cana-de-açúcar. Estes materiais possuem açúcares retidos em estruturas fibrosas, que podem ser liberados através de tratamentos e hidrólises para produzir mais etanol.
A distinção fundamental em relação ao etanol de primeira geração reside justamente no aproveitamento deste material residual. Enquanto o modelo clássico foca primariamente no caldo da cana, a segunda geração busca converter partes anteriormente descartadas em uma fonte extra de energia.
Adicionalmente ao aumento do aproveitamento da biomassa, o E2G possui um menor impacto ambiental. Isso ocorre porque suas emissões de gases de efeito estufa podem ser até 80% menores que as do etanol comum e até 93% inferiores às da gasolina.
Apesar destas vantagens, a produção em escala industrial ainda enfrenta dificuldades financeiras. O método usual de fabricação do E2G depende de fases de tratamento da biomassa e do emprego de enzimas para liberar os açúcares necessários à fermentação, o que eleva os custos operacionais.
A pesquisa conduzida pela Unicamp propõe uma abordagem distinta, denominada Bioprocessamento Consolidado (CBP). Esta estratégia emprega bactérias anaeróbias termofílicas, capazes de decompor a biomassa e realizar a fermentação em uma única etapa, diminuindo a necessidade de procedimentos prévios.
O estudo envolveu a bactéria Clostridium thermocellum, reconhecida por sua aptidão em decompor celulose, e a Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, um microrganismo com alta eficiência na geração de etanol. A intenção dos pesquisadores foi combinar atributos complementares desses organismos por meio de engenharia genética.
A pesquisa de doutorado de Layse Costa de Souza, desenvolvida no CBMEG da Unicamp, investigou quais proteínas estavam ligadas ao alto desempenho da bactéria produtora de etanol. Com base nessa identificação, os genes pertinentes a essas proteínas foram incorporados à bactéria usada no processo CBP.
O resultado foi uma linhagem modificada com capacidade de produção ampliada. Em ensaios laboratoriais, uma das versões criadas demonstrou um aumento de rendimento de 59,8% para 88,5% do máximo teórico após a inclusão de uma hidrogenase específica.
O estudo também forneceu uma nova perspectiva sobre o papel do hidrogênio no metabolismo dessas bactérias. A equipe constatou que uma enzima chamada HfsD, antes considerada uma potencial concorrente da produção de etanol, participa de mecanismos cruciais para o equilíbrio químico exigido na formação do biocombustível.
Esta descoberta pode auxiliar no aprimoramento de futuras táticas de engenharia metabólica, visto que aponta que otimizar a produção de etanol não se resume apenas a intensificar a atividade de certas proteínas, mas também a controlar o balanço de moléculas envolvidas nas reações celulares.
Os experimentos ainda estão limitados à escala de bancada e requerem avaliações mais extensas antes de serem aplicados industrialmente. Os próximos desafios incluem testar o desempenho das bactérias modificadas em biorreatores e confirmar se os resultados obtidos em laboratório se mantêm em volumes maiores.
O projeto foi desenvolvido no Laboratório de Biocombustíveis Avançados de Segunda Geração da Unicamp, contando com a participação de cientistas brasileiros e americanos. A tecnologia obteve proteção por patente e prosseguirá para fases de expansão supervisionadas pela empresa licenciada.
