Laboratório A2G busca novo paradigma na produção de biocombustíveis

O reitor Antonio José de Almeida Meirelles, Tom Zé, recebe Lee Rybeck Lybd, diretor do Laboratório A2G está abrigado no CBMEG e na FEQ,
O reitor Antonio José de Almeida Meirelles, Tom Zé, recebe Lee Rybeck Lybd, diretor do Laboratório A2G está abrigado no CBMEG e na FEQ, 

Inovar na produção de bioetanol por meio de tecnologias mais baratas. Essa é a proposta do Laboratório de Biocombustíveis Avançados de Segunda Geração (A2G). Abrigado no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) e na Faculdade de Engenharia Química (FEQ), o A2G é um dos projetos da Unicamp contemplados pelo São Paulo Excellence Chair (SPEC), programa da Fapesp que promove a vinda de especialistas estrangeiros para a criação de núcleos de pesquisa nas universidades paulistas. 

O Laboratório é dirigido por Lee Rybeck Lynd, do Dartmouth College, e conta com uma equipe de pesquisadores associados da universidade norte-americana e da Unicamp, além de pós-graduandos locais das áreas de Genética, Biologia Molecular e Engenharia Química. 

Visitante frequente no país, Lynd esteve na Unicamp em dezembro de 2021 para dar continuidade ao diálogo com lideranças científicas e empresariais, na busca por novas parcerias para as pesquisas do A2G. "Há motivações importantes em realizar projetos internacionais", comenta sobre a oportunidade de expandir as pesquisas de seu laboratório no Dartmouth College, o Lynd Lab. "As instituições da Unicamp vinculadas ao A2G Lab têm interesse em ampliar sua participação em grupos internacionais. O Brasil é um ótimo lugar para desenvolver esse tipo de projeto, talvez um dos melhores do mundo", avalia. 

Lee Rybeck Lynd: “O Brasil é um ótimo lugar para desenvolver esse tipo de projeto, talvez um dos melhores do mundo”
Lee Rybeck Lynd: “O Brasil é um ótimo lugar para desenvolver esse tipo de projeto, talvez um dos melhores do mundo”

Intercâmbio entre Brasil e Estados Unidos

Lynd desenvolve pesquisas sobre a produção de etanol celulósico desde sua pós-graduação. No Dartmouth College, lidera atividades voltadas à redução dos custos de produção de biocombustíveis de celulose. "Os biocombustíveis têm relação com praticamente tudo: com o desenvolvimento econômico, os habitats naturais, armazenamento de carbono, produção de alimentos e outros bens de consumo. Sempre me envolvi com abordagens abrangentes, pensando na forma como as tecnologias podem ser implementadas e aperfeiçoadas, especialmente nos países em desenvolvimento", explica o pesquisador. 

Desde 2009 ele preside o Global Sustainable Bioenergy (GSB), projeto apoiado pela Fapesp que promoveu encontros nos cinco continentes para debater iniciativas voltadas para um futuro mais sustentável, de acordo com o potencial e as demandas de cada região. Entre os projetos elaborados a partir do GSB na América Latina estão pesquisas sobre a produção de biocombustíveis. Foi a partir desses trabalhos que Lynd estreitou o diálogo com lideranças da Fapesp, como os professores José Goldemberg, presidente do seu Conselho Superior entre 2015-2018, e Carlos Henrique de Brito Cruz, professor emérito da Unicamp, presidente do Conselho Superior entre 1996 e 2002 e Diretor Científico entre 2005 e 2020. 

Segundo Lynd, pesquisas realizadas nos Estados Unidos e no Brasil já apontavam para a necessidade de tecnologias mais baratas para produção de etanol. "O mundo precisa de um laboratório focado exclusivamente na busca por abordagens técnicas diferentes do paradigma atual. Isso não significa que ele não tenha valor, mas as tecnologias mudam constantemente. Mesmo que seja eficiente, sempre se deve perguntar se é possível fazer o mesmo de forma mais barata".

O A2G surge a partir de estudos desenvolvidos nos dois países. "A ideia de criar no Brasil um Laboratório semelhante ao Lynd Lab nasceu em 2017. Neste ano, eu realizava um estágio financiado pela Fapesp no Dartmouth College, sob supervisão do professor Lynd. No final do ano, já havia uma definição sobre a linha de fomento mais adequada, que era o SPEC da FAPESP, conforme orientação do professor Brito Cruz", relata Sindélia Azzoni, diretora assistente do núcleo, que atuou na articulação entre pesquisadores norte-americanos e brasileiros. "Lynd me convidou para integrar o projeto como pesquisadora associada e como parte da equipe de liderança. Para mim foi ao mesmo tempo desafiador e motivador construir esta iniciativa na Unicamp, por ser uma instituição  com forte atuação científica na área de bioenergia e por eu ter sido aluna aqui. Não foi uma tarefa fácil, trabalhamos muito no projeto submetido em dezembro de 2018", comenta. 

Novo paradigma para biocombustíveis

As pesquisas do A2G concentram-se nos biocombustíveis de segunda geração, obtidos a partir da celulose dos vegetais, com destaque para o etanol. A vantagem está na maior disponibilidade de biomassa. Enquanto o etanol de primeira geração depende de fontes de açúcares ou amidos, como cana-de-açúcar e milho, naqueles de segunda geração o combustível é obtido a partir da quebra da biomassa lignocelulósica, que contém celulose, hemicelulose e lignina. Isso permite o uso de vários tipos de vegetais e resíduos agrícolas. 

A limitação está nos custos de produção. A quebra da lignocelulose exige um pré-tratamento termoquímico, seguido de uma etapa de hidrólise enzimática em que se adicionam enzimas, a fim de liberar os açúcares a serem fermentados pela levedura. A proposta é simplificar esse processo. "Buscamos um processo em que não seja preciso adicionar enzimas nem fazer o pré-tratamento termoquímico. E se você retira etapas do processo, ele se torna mais barato. É uma abordagem diferente e arriscada, que nos traz chances de acertar, mas também de errar no meio do caminho", reflete Lynd. 

Os pesquisadores desenvolvem tecnologias que viabilizem um novo paradigma para a produção de etanol, no qual o processamento da biomassa ocorre em uma única etapa. Conhecido como CBP (Consolidated Bioprocessing, ou "Bioprocessamento Consolidado"),  a adição de enzimas e leveduras é, nele, substituída pelo uso da bactéria C. thermocellum. Anaeróbica e termofílica, ela é mais eficiente na quebra da lignocelulose e é capaz de produzir enzimas que atuam no processo. A tecnologia também envolve um processo de moagem durante a ação das bactérias C. thermocellum, chamado co-tratamento. Com isso, há aumento da área superficial, beneficiando a ação dos microorganismos sobre a biomassa lignocelulósica.

A viabilização industrial e econômica dessa tecnologia depende do sucesso das pesquisas dedicadas a ampliar a capacidade natural dessas bactérias celulolíticas, foco principal da equipe de biotecnologia do projeto. De acordo com Lynd, isso é mais proveitoso do que tentar dotar um microorganismo com uma propriedade que ele não possui: "Temos que aprimorar os microorganismos fornecidos pela natureza, como o Clostridium thermocellum e, para isso, precisamos de técnicas de engenharia genética. Quando comecei meu trabalho na área, essas técnicas não existiam", pontua. 

Outra vantagem da tecnologia desenvolvida pelo Laboratório é que, na produção de etanol de segunda geração, toda a cadeia contribui para a captura de carbono da atmosfera e para a redução das emissões de gases de efeito estufa. "Seja produzindo eletricidade ou biocombustíveis, a biomassa permite capturar grande quantidade de carbono, que é matéria-prima para o crescimento de plantas, e colocá-lo no solo. Com isso, temos emissões negativas de carbono", explica Lynd. Para o pesquisador, tais demandas estarão cada vez mais presentes em todas as áreas da ciência: "Acredito que nos próximos cinco anos isso ganhará um destaque global. A produção de biomassa é a melhor forma de conseguirmos emissões negativas de carbono". 

 

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Parcerias internacionais para reduzir o custo do biocombustível de celulose
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