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A biologia molecular dará às destilarias do País que produzem álcool carburante e cachaça uma invenção capaz de acelerar o processo industrial de fermentação do caldo da cana-de-açúcar. Uma levedura “inteligente”, modificada em laboratório, consegue identificar o momento exato em que ela deve agir (trabalhar) ou descansar (sedimentar). A novidade foi desenvolvida pelo pesquisador Anderson Ferreira da Cunha, que coloca a invenção à prova agora em escala piloto numa planta instalada na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq-USP).
Esta será a última etapa antes de chegar ao processo industrial em usina, em tanques com capacidade para fermentação de até 400 mil litros. O trabalho denominado de “Construção de Floculantes Condicionais de Soccharomyces cerevisiae para Uso Industrial” é desenvolvido no Departamento de Genética e Evolução do Laboratório de Genoma e Expressão do Instituto de Biologia da Unicamp.

O invento já teve a patente depositada no Brasil. Foi financiada pelo Edistec. Durante toda a pesquisa, o financiamento será custeado pelo Genesearch Fomento para Pesquisa, investidora de projetos com potencial comercial. É esta empresa que se encarregará de viabilizar a transferência da tecnologia para o setor industrial caso os resultados na fase piloto repitam aqueles obtidos na etapa laboratorial. A tecnologia poderá ter grande utilidade na indústria de álcool carburante no Brasil, além de servir para os fabricantes de aguardente. No Brasil, existem mais de 300 destilarias de álcool carburante.

Com a perspectiva de crescimento da demanda de álcool combustível como aditivo de função ambiental à gasolina (uma das formas de redução das emissões de monóxido de carbono dos carros exigidas no Protocolo de Kyoto), tecnologias capazes de melhorar a performance de produção do setor ganham importância fundamental na base instalada no País. O setor sucroalcooleiro brasileiro acredita que será um dos supridores mundiais de álcool combustível e de tecnologias modernas para montagem de destilarias em outros países do mundo. Especialistas alertam que ganhos de eficiência na produção de commoditie são fatores preponderantes para competitividade em mercados mundiais.

Processo abreviado – A invenção criada pelo pesquisador da Unicamp permite exatamente agilizar o processo industrial nas usinas de açúcar. O principal benefício do emprego da levedura “inteligente” na indústria de álcool é a eliminação de uma das etapas do processo industrial: a centrifugação do material após a fermentação do material (transformação da glicose em etanol). A centrifugação é a forma mais rápida utilizada atualmente pelas destilarias para a separação do mosto e do material sólido, a levedura.

Em usinas de açúcar, a centrífuga utilizada durante todo o período de moagem da cana consome uma parte importante da energia elétrica. Em plantas com co-geração de energia (queima do bagaço da cana para produção de eletricidade), o volume de energia economizada pode aumentar a produção excedente, que hoje é vendida para as concessionárias. Outro problema das centrífugas é a necessidade de manutenção constante. A pesquisa não mensurou ainda os ganhos econômicos com a eliminação do processo de centrifugação, mas já conseguiu apurar uma economia de 5% em tempo necessário para separação da levedura e do mosto para destilação. Na indústria de aguardentes, o ganho de tempo é ainda mais expressivo.

Enquanto o processo de decantação da levedura convencional usada para a fermentação demora cerca de 8 horas numa dorna, a levedura criada em laboratório consegue reduzir esse tempo a um quarto, ou seja, para apenas 2 horas. “Se, durante um dia, a indústria consegue produzir duas bateladas por dorna, com o novo processo a indústria pode produzir três bateladas de aguardente no mesmo período”, explica Cunha. Isso ocorre porque na indústria de cachaça não é recomendável o uso de centrífugas. Durante esse processo, a parede celular da levedura é quebrada e uma substância chamada acetaldeído entra na composição do produto fermentado. Com quantidade de acetaldeído elevada, o lote pode ser rejeitado. O acetaldeído é a substância que provoca a dor de cabeça em consumidores de aguardente de má qualidade. Em algumas indústrias de cachaça, o processo produtivo mescla as duas formas, a decantação acelerada com a centrífuga (mas com a conseqüência descrita acima) e a sedimentação natural da levedura.

 

Ligar e desligar O dispositivo incluído na levedura funciona quase como um interruptor. Para eliminar o processo de centrifugação (após a fermentação), era preciso dispor de um mecanismo que funcionasse como floculante para a levedura ou a capacidade de a substância se juntar sozinha e descer ao fundo da dorna. Pesquisas anteriores sobre levedura indicavam a existência de um gene, o FL01, capaz de fazer a levedura se agregar e sedimentar. Apesar de haver um gene expresso com esta capacidade não havia como controlar esta floculação. A chave capaz de desencadear a separação da levedura e do mosto que seguia para a etapa final de produção – a destilação – era fazer com que a substância entendesse o momento exato de se agregar e descer ao fundo do recipiente. A alternativa foi encontrar um gene que, expresso na levedura, tivesse capacidade de deflagrar o processo de sedimentação quando a fermentação fosse concluída, em resumo, quando toda a glicose fosse convertida em álcool. A pesquisa identificou então um promotor chamado álcool desidrogenase (ADH2), conhecido por ser regulado pela presença da glicose. O gene é dividido em duas partes, estrutural e promotora, esta responsável por informar à parte estrutural a necessidade de executar uma função. Um dos principais trabalhos na pesquisa, orientada pelo professor e pesquisador Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, foi trocar a posição do promotor ADH2 no gene para a levedura Saccharomyces cerevisiae, a espécie mais utilizada em processos industriais, como a produção de álcool carburante, cachaça, vinho e cerveja. A mudança de posição do promotor é que permitiu o mecanismo de ativação e desativação do funcionamento da levedura. Em laboratório, a levedura geneticamente modificada (não transgênica), já com o promotor que funciona com a ausência da glicose, respondeu exatamente como previsto. Enquanto havia presença de glicose, a levedura permaneceu em suspensão promovendo a conversão do açúcar em álcool. Com o fim da glicose, o promotor ADH2 lança “ganchos” para iniciar a aglomeração das leveduras. Pesadas vão ao fundo por gravidade. O mosto fermentado sobre a levedura pode ser retirado para a destilação. Ao adicionar nova carga de caldo de cana, o gene percebe a presença de glicose, o promotor emite a informação e recolhem os “ganchos” para reiniciar o processo. A substância volta a ficar em suspensão até o fim do processo, quando sedimenta novamente. A reprodução da levedura geneticamente modificada é simples. Uma cepa de levedura tem a configuração genética alterada com a inclusão do promotor capaz de ligar e desligar. A partir de então, as levaduras são colocadas para reprodução durante a fermentação. A glicose é o alimento da levedura e o etanol é o produto excretado. Em ambiente abundante em alimento, a reprodução da levedura ocorre rapidamente. O promotor expresso na nova levedura é, então, replicado.

 

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