Levedura desenvolvida pela Unicamp pode aumentar produção de etanol de milho

Pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) desenvolveram uma levedura geneticamente modificada que pode aumentar a eficiência da produção de etanol de milho. A tecnologia permite aproveitar parte do amido que normalmente não é convertido durante o processo de fermentação, abrindo a possibilidade de produzir mais biocombustível utilizando a mesma quantidade de matéria-prima.

A nova linhagem também pode reduzir a necessidade de adicionar enzimas comerciais durante o processo, diminuindo custos para a indústria. Os resultados foram obtidos em testes de bancada e agora a tecnologia passa por uma etapa de validação em escalas maiores.

O trabalho foi desenvolvido por pesquisadores do Laboratório de Genômica e bioEnergia do Instituto de Biologia (IB) da Unicamp, sob coordenação do professor Gonçalo Amarante Guimarães Pereira.

A tecnologia foi protegida e licenciada para a Bionfood, empresa-filha da universidade, por meio de estratégia da Agência de Inovação da Unicamp (Inova Unicamp), com interveniência da Fundação de Desenvolvimento da Unicamp (Funcamp).

O desenvolvimento busca solucionar um dos gargalos da produção de etanol a partir do milho. Diferentemente da cana-de-açúcar, o milho tem como principal componente o amido, formado por longas cadeias de moléculas de glicose. A levedura utilizada tradicionalmente na produção de etanol não consegue processar diretamente esse material.

Por isso, antes da fermentação, o amido precisa ser quebrado em moléculas menores. O processo depende da atuação de duas enzimas: alfa-amilase e glucoamilase.

A alfa-amilase tradicional atua em temperaturas elevadas, geralmente superiores a 90°C, fragmentando o amido em cadeias menores. Já a glucoamilase atua durante a fermentação e completa o processo, transformando essas cadeias em glicose, que posteriormente é fermentada pela levedura.

Um dos problemas é que a alfa-amilase convencional não funciona adequadamente na temperatura da fermentação, que fica próxima dos 30°C. Por isso, precisa ser utilizada anteriormente, em uma etapa separada.

Além do custo adicional, os pesquisadores estimam que aproximadamente 10% do amido não seja completamente quebrado pelo processo convencional e acabe descartado durante a fermentação, reduzindo o rendimento potencial do milho.

Bioinformática ajuda pesquisadores a encontrar nova enzima

Para tentar superar essa limitação, os pesquisadores recorreram à bioinformática e à análise computacional de grandes bancos de dados genômicos.

A equipe buscou uma alfa-amilase capaz de atuar em temperaturas próximas às encontradas durante a fermentação. Segundo Marcelo Falsarella Carazzolle, um dos pesquisadores responsáveis pela tecnologia, encontrar uma enzima com essa característica foi um dos principais desafios do projeto.

“Foi um esforço grande de procurar, nos milhões de dados públicos de proteínas que existem, de todos os organismos sequenciados, uma alfa-amilase que atua em baixa temperatura. 99,9% das alfa-amilases só funcionam a 80 graus”, explica.

Depois de identificar enzimas consideradas promissoras, os cientistas inseriram os genes correspondentes em uma levedura industrial.

Com a modificação, foi criada uma linhagem capaz de produzir tanto a nova alfa-amilase quanto uma nova glucoamilase.

Nova levedura pode aproveitar amido que hoje é perdido

Nos testes de bancada, os pesquisadores compararam a nova levedura com uma linhagem convencional. Os resultados indicaram que a cepa modificada dispensa completamente a adição externa de glucoamilase.

A levedura também conseguiu quebrar parte do amido residual que normalmente não é aproveitado no processo tradicional.

Na prática, caso o desempenho seja confirmado em escala industrial, a tecnologia poderá aumentar a quantidade de etanol obtida a partir do mesmo volume de milho e, ao mesmo tempo, reduzir gastos com a compra de enzimas comerciais.

A equipe levou pouco mais de dois anos para realizar o trabalho de identificação das enzimas e desenvolvimento da tecnologia.

Tecnologia entra em fase de validação em maior escala

Apesar dos resultados obtidos em laboratório, o desempenho da nova levedura ainda precisa ser confirmado em condições mais próximas das encontradas nas usinas.

A invenção foi licenciada para a Bionfood, que trabalha na validação da tecnologia em escalas maiores. A parceria também permite aos pesquisadores realizar testes com amido hidrolisado proveniente de processos industriais reais.

O objetivo é verificar se os ganhos observados nos experimentos de bancada, principalmente a redução da quantidade de amido não aproveitado, se mantêm em escala industrial.

“Essa é uma tecnologia de altíssimo nível científico. É nosso papel transformá-la em um produto comercial relevante, com todo o rigor de validação que a escala industrial exige”, afirma Gleidson Teixeira, cofundador e diretor científico e comercial da BIOINFOOD.

Etanol de milho ganha espaço no Brasil

A tecnologia surge em um momento de expansão da produção brasileira de etanol de milho. Segundo as informações divulgadas pela Unicamp, o combustível produzido a partir do cereal já responde por cerca de 30% da produção nacional de etanol.

Uma das vantagens do milho está na possibilidade de armazenamento. Enquanto a cana-de-açúcar precisa ser processada em até 48 horas depois do corte, o grão pode permanecer armazenado em silos por meses sem perda de qualidade.

A produção também permite o aproveitamento de outros produtos resultantes do processamento do milho, como óleo e ingredientes destinados à alimentação animal.

“O custo do etanol de milho é muito inferior ao custo do etanol de cana, e muito menos complexo de fazer, porque eles não têm a parte agrícola. Após ser colhido, o milho pode ser armazenado, coisa que não é possível com a cana”, afirma Pereira.

Caso os resultados obtidos em laboratório sejam confirmados nas próximas etapas de validação, a nova levedura poderá se tornar uma alternativa para elevar o aproveitamento da matéria-prima e a eficiência das usinas de etanol de milho.

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