Enzima brasileira pode transformar resíduos em biocombustível e revolucionar setor
Descoberta utiliza microrganismos do solo brasileiro para otimizar a produção de energia renovável
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Imagem mostrando a enzima descoberta atuando sobre a celulose (Divulgação/CNPEM)
Pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP), divulgaram nesta quinta-feira (13), na revista Nature, a descoberta de uma enzima capaz de transformar o setor de bioenergia.
Batizada de CelOCE (Cellulose Oxidative Cleaving Enzyme), a molécula acelera a decomposição da celulose, etapa essencial para a produção de biocombustíveis, bioquímicos e biomateriais.
A enzima foi isolada a partir do DNA de bactérias coletadas em áreas de solo brasileiro cobertas por bagaço de cana-de-açúcar. Diferentemente de outros processos, não houve seleção ou criação em laboratório, com o estudo percorrendo todo o caminho da bioprospecção até a produção em escala industrial na planta-piloto do CNPEM.
“Essa descoberta redefine o paradigma da degradação da celulose e pode revolucionar as biorrefinarias”, afirma Mario Murakami, pesquisador que liderou o estudo.
Segundo ele, a CelOCE abre novas rotas para a produção de bioenergia e outros produtos sustentáveis, impulsionando uma economia de baixo carbono.
Composta por apenas 115 aminoácidos, a enzima é mais simples de modificar em laboratório, o que amplia seu potencial de uso em combustíveis, plásticos, ácidos orgânicos e outros produtos petroquímicos.
Testes sob condições industriais mostraram que, quando combinada com enzimas já usadas no setor, a CelOCE aumentou em até 21% a conversão de resíduos vegetais em glicose, elevando a eficiência e reduzindo perdas.
Produção
O Brasil produziu 43 bilhões de litros de etanol em 2023, segundo a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP).
Com a nova tecnologia, essa produção pode crescer significativamente utilizando resíduos agroindustriais, como bagaço de cana e palha de milho, sem a necessidade de expandir áreas de plantio.
No entanto, o volume exato desse aumento ainda não pode ser determinado, pois depende da quantidade de resíduos que será destinada à produção de etanol por meio da aplicação da enzima.
O início do uso industrial pode ocorrer entre um e quatro anos após o licenciamento, dependendo das tecnologias aplicadas.
A pesquisa faz parte do programa de mapeamento genético da biodiversidade microbiana brasileira, conduzido pelo CNPEM e parceiros internacionais, como o Instituto Nacional de Pesquisa para Agricultura, Alimentos e Meio Ambiente da França (INRAE), Universidade Aix Marseille e Universidade Técnica da Dinamarca (DTU). Programas semelhantes já identificaram compostos com potencial médico em bactérias da Amazônia.
Motivação
O mecanismo da CelOCE, baseado na bioquímica redox, se destaca por ganhos superiores ao que se conhece no estado-da-arte.
Segundo Murakami, a motivação do estudo foi explorar a “matéria escura metagenômica”, genes de microrganismos ainda desconhecidos, que podem transformar o entendimento de processos naturais, como a degradação da celulose.
O CNPEM utilizou tecnologias avançadas, como o acelerador de partículas Sirius e engenharia genética via CRISPR-Cas9, para desvendar a estrutura tridimensional da enzima e seu mecanismo de ação.
O método empregado pode ainda indicar compostos úteis para reciclagem em petroquímicos e plásticos, ampliando o impacto da descoberta.
"A patente já foi depositada, e o processo de licenciamento para uso industrial está em andamento, o que deve fortalecer a competitividade das biorrefinarias brasileiras nos próximos anos", explica o pesquisador.