Um ensaio para o ‘álcool verde’

A engenheira de alimentos Rosana Goldbeck conseguiu identificar, em sua tese de doutorado, microrganismos silvestres isolados de frutos do Cerrado, entre os quais os Acremonium strictum, que sinalizam um potencial para o desenvolvimento de celulases (enzimas) empregadas na produção de álcool de segunda geração, que é o bioetanol produzido a partir de diversas fontes de biomassa vegetal, preferencialmente para matérias-primas não destinadas ao consumo humano. “Em cinco anos o país será um dos maiores produtores de etanol de segunda geração, o ‘álcool verde’”, calcula a pesquisadora. “Esta seria uma produção mais acessível e viável por empregar subprodutos agroindustriais.”

As enzimas estudadas são capazes de degradar a celulose (um polímero) em glicose, que poderá ser posteriormente convertida em etanol, mostra Rosana, que teve seu trabalho financiado pela Fapesp. Foram achados esses microrganismos novos produtores de enzimas de interesse industrial até então pouco conhecidos.

Segundo ela, os microrganismos mais adotados para a produção de álcool combustível e de bebidas como a cerveja hoje, as Saccharomyces, não conseguem fazer a conversão de celulose diretamente em etanol. Precisam de enzimas que degradem a celulose em glicose para que entre no metabolismo do microrganismo e consiga transformá-lo em álcool.

Estão sendo investigados microrganismos geneticamente modificados para conter os genes dessas enzimas, para depois os mesmos genes serem inseridos nas Saccharomyces. Esse processo, situa a autora, é bastante recente. “É uma inovação trabalhar com microrganismos engenharados (geneticamente modificados) a partir dos genes isolados e sequenciados de Acremonium strictum, cujo objetivo é fazer a sacaraficação e fermentação simultaneamente – degradar a celulose em glicose e depois convertê-la em etanol.”

Se o microrganismo conseguir fazer essas etapas simultaneamente, isso poderá diminuir o gasto de enzimas na hidrólise, deixando o etanol economicamente viável e com um preço mais competitivo.

No caso da engenheira de alimentos, ela trabalhou com a produção de celulases visando especificamente à produção de bioetanol. Defendeu a sua tese na Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA) sob a orientação do docente Francisco Maugeri Filho, responsável pela linha de pesquisa de Engenharia de Bioprocessos, e coorientada pelo docente do Instituto de Biologia (IB) Gonçalo Amarante Guimarães Pereira.

As celulases, explica a doutoranda, são uma classe de enzimas ou proteínas que têm o poder de degradar a lignocelulose. A ideia é usar a biomassa de resíduos como o bagaço da cana-de-açúcar, milho, gramíneas e material verde (ricos em celulose) para transformar em glicose.

Banco de cepas
A autora da tese partiu de uma coleção de 390 cepas de leveduras pertencentes ao Laboratório de Engenharia Bioquímica da FEA. Selecionou as melhores cepas produtoras de celulase em função de bancos originários da Floresta Amazônica, Mata Atlântica, Cerrado e Pantanal.

Na primeira seleção, foram obtidas cinco leveduras e analisou-se a atividade enzimática delas. Notou-se que uma delas se destacou pelo potencial na produção de celulases – a cepa AAJ6.

“Resolvemos identificá-la molecularmente para verificar o seu gênero e a sua espécie. Descobrimos que era o fungo leveduriforme Acremonium strictum e começamos a trabalhar com ele fazendo a produção das enzimas, purificação e estudos enzimáticos”, descreve a engenheira de alimentos.

Após a identificação dos genes das enzimas, ela clonou-os em Escherichia coli (E.coli), um microrganismo-modelo, e fez a transformação em Saccharomyces cerevisiae para depois degradar a celulose e fermentá-la convertendo-a em combustível. A grande revelação, conforme Rosana, foi que ele produziu duas enzimas diferentes e primordiais na degradação da biomassa lignocelulósica – a endoglucanase e a beta-glicosidase.

A doutoranda constatou que a sua tarefa não tinha sido em vão. Além de detectar um microrganismo silvestre pouco estudado na natureza, também identificou os seus genes, iniciativa que representou um grande avanço, pois não se sabia que tal microrganismo podia produzir as enzimas descobertas. Viu que podia.

De acordo com a pesquisadora, lamentavelmente até o momento não se produziu o etanol de segunda geração, para onde estão sendo consumidos os esforços atualmente, e sim as enzimas que visam ao seu desenvolvimento, a partir de resíduos verdes.

De outra via, esse etanol não vem para competir com o etanol de primeira produção, que é o obtido de cana-de-açúcar ou o de milho. Vem, antes, em sua visão, para expandir o bioetanol mundial, pelo fato de usar os rejeitos que sobram nesse processo, realça ela.

Da cana-de-açúcar, por exemplo, vão sobrar bagaço e palha. Muitos desses resíduos são queimados e desperdiçados. “Pretendemos convertê-los em etanol, pois esse resíduo é rico em celulose, o principal carboidrato”, relata.

Perspectivas
Os Estados Unidos mantêm a sua liderança em etanol com produção a partir de milho. O Brasil figura logo atrás. É o segundo maior produtor mundial de etanol, porém aquele obtido de cana-de-açúcar.

A produção brasileira corresponde a 34% da faixa mundial e, a dos EUA, a 50%, com o restante dividido entre outros países. “Exploraremos essa produção a fim de não mais depender dos combustíveis fósseis, petróleo, para empregar só os combustíveis renováveis como o bioetanol”, diz Rosana.

É fato que as enzimas avaliadas mostraram-se valiosas à degradação de biomassa para ser usada num futuro próximo na produção de bioetanol. Mas ela sempre necessita de um pré-tratamento, uma vez que a celulose não está acessível para que os microrganismos as ataque e assim ser convertida em álcool.

As celulases podem ser aplicadas em indústrias como as de detergentes, panificação, bebidas, clareamento de sucos, papel e produção de rações. Mas, dessas, nada se iguala à produção de biocombustíveis.

Rosana avalia que o etanol de primeira geração, que é produzido a partir da sacarose de cana-de-açúcar, é viável, está bem no mercado competitivo e é exportado com boa aceitação. “A nossa intenção é expandir essa produção para chegar ao ‘álcool verde’, gerado por meio de material lignocelulósico”, reporta. Trata-se de resíduos verdes naturais. E é para isso que estão sendo desenvolvidas as novas tecnologias.

Campinas tem inclusive um Centro de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), dentro do Centro Nacional de Pesquisa em Materiais e Energias, situado próximo ao Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Nesse laboratório somente são investigadas áreas relacionadas à produção de bioetanol de segunda geração.

O Brasil está avançado nesse aspecto, embora ainda sem um etanol de segunda geração economicamente viável, porque ainda está com preço elevado, encarecido pelo custo das enzimas. Duas empresas multinacionais fazem a sua produção: a Novozyme e a Megazyme, que as vendem já purificadas.

A sua esperança, e a de experts da área, é mesmo colocar em uso o combustível verde. Muitas empresas almejam lançar o etanol de segunda geração em no máximo em um ano. Mas a expectativa de se tornar economicamente viável deve demorar um pouco mais: perto de cinco anos para então entrar em larga escala. Até aqui só há plantas pilotos e ensaios.

Além disso, já se fala de etanol de terceira e de quarta geração, que é a produção de álcool a partir de microrganismos geneticamente modificados. Como já existem essas enzimas, das quais já se conseguiu engenherar as leveduras, elas podem degradar celulose e convertê-la em álcool diretamente.

No estudo de Rosana, a identificação dos genes e a clonagem foram realizadas na Universidade Autônoma de Barcelona, na Espanha, onde a doutoranda permaneceu seis meses fazendo um estágio de doutorado-sanduíche, sob a orientação do professor Paul Ferrer.

Ao voltar ao Brasil, ela realizou outra parte da pesquisa no Laboratório de Genômica e Expressão do IB, supervisionada pelo professor Gonçalo, que incluiu a clonagem dos genes, a sua identificação e a transformação em Saccharomyces.

Publicações Goldbeck, R.; Andrade, C. C. P.; Pereira, G.A.G. ; Maugeri Filho, F. Screening and identification of cellulase producing yeast-like microorganisms from Brazilian biomes. African J. Biotechnol. 11(53): 11595-603, 2012.
Tese: “Determinação das propriedades lignocelulolíticas e estudo genético de microrganismos silvestres isolados de diversas regiões brasileiras visando à produção de bioetanol”
Autora: Rosana Goldbeck
Orientador: Francisco Maugeri Filho
Coorientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira (IB)
Unidade: Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA)
Financiamento: Fapesp

Fonte: Jornal da Unicamp.

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Al Gore diz que mudanças climáticas devem acirrar disputa por alimentos e biocombustíveis

O ex-vice-presidente dos Estados Unidos Al Gore alertou para o risco de o aquecimento global acirrar a disputa por alimentos e biocombustívei. Durante a apresentação no Global Agribusiness Forum, realizado na capital paulista, ele ressaltou que as mudanças climáticas tendem a diminuir a produtividade de commodities agrícolas, como o milho e a soja, e provocar um acirramento sobre a sua destinação.

“Em um mundo mais quente, se nós não começarmos a agir, o conflito entre plantar milho para produzir combustível e para alimentação irá se tornar ainda mais intenso”, disse, destacando as altas nos preços dos alimentos nos últimos anos.

Gore ressaltou ainda que as alterações no climáticas tendem a tornar difícil fazer previsões sobre o tempo, informações fundamentais para a agricultura. “A pertubação do ciclo biológico acabará com a possibilidade de se prever a ocorrência das chuvas”, disse, após demonstrar por meio de estatísticas que o planeta enfrentou nos últimos anos aumento nas temperaturas médias. Além disso, Gore apresentou dados que indicam aumento nas ocorrências de calor extremo, acima de 50 graus Celsius, em países como o Iraque e Paquistão.

Ao final, o ex-vice-presidente dos Estados Unidos ressaltou a importância de um esforço conjunto para contornar o problema em tempo de evitar os efeitos mais catastróficos. “Nós temos que tomar a decisão de que isso é uma prioridade para nós. Nós temos que ir rapidamente em frente e, se queremos ir longe, temos que ir juntos”.

Fonte: Envolverde.

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Indústria aeronáutica faz teste com tecnologia de redução de carbono

A Boeing trabalha na tecnologia batizada de ecoDemonstrator que tornam os voos de suas aeronaves mais eficientes do ponto de vista energético, entre os benefícios, está a redução da emissão de carbono. Essa tecnologias desenvolvidas no interior da companhia já estão deixando os laboratórios e as pranchetas e estão sendo adaptados em um 737-800, para testes no mundo real.

Para reduzir o consumo de combustível, a Boeing desenhou novas estruturas na fuselagem e nas asas do avião, fazendo-o mais aerodinâmico. Tanto quanto mais baixo for o coeficiente aerodinâmico do projeto, mais penetração ele tem no ar. Quanto melhor for a capacidade do aeronave em cortar o ar, menos combustível seus motores precisarão queimar para acelerar a avião e gerar a velocidade que lhe dá sustentação.

Também de olho na queima eficiente de combustível, a Boeing redesenhou a saída de exaustão das turbinas da aeronave. Agora, a parte da fuselagem que serve de exaustor para os motores se adapta a diversas condições de voo, dada a sua abertura variável.

O efeito é redução de consumo de combustível e, também, queda no nível de ruído gerado pelo avião em certas condições de aceleração.

Outro estudo que visa diminuir o consumo de combustível está relacionado com uma parceria da Boeing com a FAA, equivalente à nossa ANAC. O projeto visa desenvolver sistemas de navegação e rotas mais precisos, que diminuam as voltas dos aviões no céu. Com rotas mais diretas e precisas, menos combustível seria necessário nas viagens.

A outra frente de aprimoramento pesquisada pela Boeing envolve o uso de células de combustível para a geração de energia elétrica, utilizada nos diversos equipamentos, sensores e sistemas embarcados na aeronave. A ideia da Boeing é usar modelos com hidrogênio e oxigênio, que evitariam a dependência do avião em relação à eletricidade gerada a partir da queima de combustível nos motores. A busca por tanta eficiência, além de soar bem perante a opinião pública, explica-se pelo fato de que os custos envolvidos com combustíveis são, em larga escala, os maiores das operações das companhias aéreas.

Fonte: TechTudo.

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Brasil pode ser protagonista em biocombustíveis para aviação

O Brasil pode assumir a liderança em biocombustíveis para aviação, a exemplo do protagonismo que conquistou no setor automobilístico, em que se tornou um dos primeiros países do mundo a ter sua frota de veículos automotivos abastecida e movida a biocombustível.

Entretanto, o país terá que superar diversos obstáculos de ordem científica, tecnológica, de produção agrícola e de políticas públicas, entre outras, por meio da articulação de empresas do setor aeronáutico e de biotecnologia com instituições de pesquisa, governo, integrantes da cadeia de produção de biocombustíveis e representantes da sociedade civil.

A avaliação foi feita por participantes da Conferência sobre Biocombustíveis para Aviação no Brasil, aberta no dia 11 de setembro na sede da Embrapa, em Brasília (DF), com o objetivo de discutir sobre a viabilidade técnica e financeira e o atual estágio das pesquisas realizadas no Brasil sobre biocombustíveis que possam substituir o querosene em aviões comerciais.

A programação do evento é composta pelo Simpósio Nacional de Biocombustíveis de Aviação e pelo 5º Workshop do Projeto Biocombustíveis Sustentáveis para a Aviação no Brasil, promovido pela FAPESP, Embraer e Boeing.

O evento integra uma série de oito workshops previstos no acordo firmado entre a FAPESP, a Embraer e a Boeing em outubro de 2011, com o objetivo de estabelecer um centro de pesquisa e desenvolvimento de biocombustíveis para aviação comercial no Brasil envolvendo as três instituições e baseado no modelo dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) da FAPESP, voltados para realizar pesquisas na fronteira do conhecimento.

O setor de aviação, que contribui com 2% das emissões totais de gases de efeito estufa no planeta, está enfrentando o desafio de reduzir pela metade a emissão de CO2 em 2050, em comparação com 2005, e se tornar neutro carbono até 2020, conforme estabeleceu a Associação de Transporte Aéreo Internacional (Iata, na sigla em inglês).

De modo a reduzir o consumo e, por conseguinte, as emissões de gases de efeito estufa, os fabricantes de aviões vêm tentando aumentar nos últimos anos a eficiência operacional de suas aeronaves por meio do desenvolvimento de motores mais modernos e eficientes e de otimizações aerodinâmicas, utilizando, por exemplo, estruturas e ligas metálicas mais leves no projeto dos jatos.

Entretanto, com a forte expansão do transporte aéreo e o aumento da frota de aviões em circulação no mundo, essas medidas têm sido insuficientes.

“Todo o esforço que temos feito na otimização do consumo de combustível e na utilização das aeronaves não será suficiente. O único caminho que devemos seguir é em direção aos biocombustíveis”, disse Emílio Matsuo, vice-presidente e engenheiro-chefe da Embraer.

Contudo, segundo Matsuo e outros representantes do setor de aviação presentes no evento, o grande desafio científico e tecnológico é desenvolver um biocombustível a partir de qualquer biomassa que seja produzida em escala comercial e tenha um custo competitivo e que possa ser misturado ao querosene de aviação convencional na proporção de até 50%, sem a necessidade de realizar modificações nos motores e nas turbinas da atual frota de aeronaves que circula pelo mundo.

Entretanto, de acordo com especialistas no setor, apesar de já existirem biocombustíveis produzidos no exterior a partir de diferentes biomassas – que inclusive já obtiveram certificação para serem utilizados na aviação e vêm sendo usados em voos de teste e até mesmo comerciais –, eles ainda não são produzidos em grande escala e chegam a ser até 100% mais caros do que o querosene de aviação.

A companhia aérea alemã Lufthansa, por exemplo, adicionou 50% de bioquerosene feito com óleo de pinhão-manso ao combustível de origem fóssil utilizado em seus voos regulares entre Berlim e Frankfurt durante seis meses. Mas, depois de operar mais de mil voos com a mistura, interrompeu a iniciativa devido a falta do produto renovável no mercado.

“Até 2011, já houve em todo o mundo cerca de 300 iniciativas voltadas a utilização de biocombustíveis em aviação, como voos experimentais e de demonstração e projetos como este, entre a FAPESP, a Boeing e a Embraer. Esse movimento é mais intenso do que se observa em outros segmentos do setor energético, como o de energia eólica, por exemplo”, afirmou Luiz Horta Nogueira, professor da Universidade Federal de Itajubá (Unifei), de Minas Gerais.

Mas, de acordo com Nogueira, o que mais surpreende nas iniciativas de se utilizar biocombustíveis na aviação no mundo é o fato de que as matérias-primas que estão sendo utilizadas para essa finalidade não sejam originárias do Brasil, que é referência em biocombustíveis.

“Não faz nenhum sentido países europeus terem companhias aéreas realizando mais de 1,4 mil voos comerciais utilizando biocombustível preparado na Finlândia, com matéria-prima asiática. O Brasil tem uma liderança e pode ter um papel importante na construção de um mercado de biocombustível sustentável”, avaliou Nogueira.

Diversidade de matérias-primas Segundo especialistas presentes no evento, existe no Brasil uma série de matérias-primas provenientes de oleaginosas, de fibras e resíduos, entre outras, que se mostram promissoras para a produção de bioquerosene.

A Embrapa, por exemplo, está realizando pesquisas para domesticação do pinhão-manso e começou a estudar o babaçu, cujo óleo é composto por ácidos com cadeias de carbono ideais para o desenvolvimento de um biocombustível para aviação.

Associadas às tecnologias que podem ser utilizadas para produção de biocombustíveis, de acordo com os pesquisadores da área, essas matérias-primas formam uma matriz de rotas tecnológicas que torna bastante complexa a tomada de decisão sobre qual ou quais devem ser seguidas.

“Teremos que desenvolver uma metodologia que aponte não qual a melhor das alternativas para desenvolver um biocombustível para aviação, mas sim que indique o ponto forte de cada uma delas e as lacunas que apresentam em termos de pesquisa para melhorar sua produção bioativa”, disse Luís Augusto Barbosa Cortez, coordenador-adjunto de Programas Especiais da FAPESP e um dos coordenadores do projeto.

De acordo com o pesquisador, a nova indústria que deverá surgir no Brasil voltada para a substituição de querosenes fósseis utilizados na aviação guardará semelhanças, mas não terá nenhuma relação com a indústria do etanol de cana-de-açúcar e a de biodiesel, já consolidas no país.

“Estamos construindo uma nova indústria no Brasil, que envolve tecnologias que o país domina e outras que ainda não e que apresenta enormes desafios de pesquisa que justificam o envolvimento da FAPESP, de forma determinante, neste projeto”, afirmou.

O presidente da FAPESP, Celso Lafer, ressaltou que a FAPESP tem se preocupado e se dedicado a apoiar programas de pesquisa que tornem viável o desenvolvimento de energias renováveis.

Um exemplo da preocupação da instituição com essa questão, de acordo com Lafer, foi a criação do Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN), que reúne mais de 300 cientistas brasileiros, sendo a maioria atuantes em universidades e instituições de pesquisa no Estado de São Paulo, além de 60 pesquisadores de diversos outros países, e cujo acordo com a Embraer e a Boeing é parte integrante.

“Por conta dessa preocupação da FAPESP com a questão das energias renováveis, tivemos muita satisfação de criar uma mecanismo de cooperação e entendimento com a Boeing e a Embraer, voltado para o tema de biocombustíveis, que representa um horizonte importante para o nosso país e para o futuro das energias renováveis”, disse Lafer.

Por sua vez, Al Bryant, vice-presidente da Boeing Tecnologia e Pesquisa, avaliou que a criação de um centro de pesquisa e desenvolvimento de biocombustíveis para aviação representa uma oportunidade única para o país.

“O Brasil poderá inovar não só regionalmente, mas também em escala global, assumindo uma posição de liderança em biocombustíveis para aviação e assegurando essa conquista por gerações”, avaliou. Fonte: Agência Fapesp.

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Biocombustíveis de Aviação: uma nova cadeia produtiva em favor da sustentabilidade

No Brasil, a aviação movimenta por ano R$ 32 bilhões, o equivalente a cerca de 1% do Produto Interno Bruto (PIB) do País, e esse mercado tem crescido acima da média mundial.

O principal combustível de aviação é o querosene derivado do petróleo. Entretanto, o setor dos transportes aéreos está buscando alternativas renováveis para os combustíveis fósseis, de forma a se diferenciar frente aos concorrentes e antever requisitos de mitigação de emissões de dióxido de carbono.

Recentemente, a ASTM (American Society for Testing and Materials) aprovou o uso de combustíveis renováveis em aviões comerciais e militares, permitindo a mistura de até 50% de combustível sintético obtido de óleos vegetais ou de gorduras animais por hidroprocessamento com querosene convencional comercial e militar.

Além do hidroprocessamento de óleos e gorduras, existem outras rotas tecnológicas para produção de biocombustíveis para aviação, como a conversão direta de açúcares em hidrocarbonetos e a síntese Fischer-Tropsch a partir de gás de síntese obtido de biomassa.

Entretanto, essas rotas tecnológicas necessitam de maior desenvolvimento para que sejam adotadas industrialmente, tanto em relação a questões tecnológicas visando a diminuir os custos dos biocombustíveis de aviação, como em questões relacionadas com disponibilidade e logística da biomassa necessárias para produção em escala industrial. Desse modo, a produção de combustíveis renováveis de aviação obtidos a partir de biomassa é de grande interesse para a Embrapa e o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento.

Com o objetivo de promover discussões e estabelecer parcerias para o desenvolvimento de pesquisas relacionadas com esse tema, a Embrapa Agroenergia promoverá na tarde de 13/9 e em todo o dia 14/9, em Brasília (DF), o Simpósio Nacional de Biocombustíveis de Aviação (SNBA).

Esse Simpósio visa a evidenciar as oportunidades e os desafios técnico-científicos para o desenvolvimento dos biocombustíveis de aviação, debatendo as principais tecnologias em desenvolvimento nessa área, bem como as estratégias necessárias para que esses biocombustíveis sejam produzidos em escala industrial. O público-alvo inclui pesquisadores, profissionais de empresas, universidades, associações e sociedades científicas e setoriais, assim como agências de fomento e entidades ministeriais envolvidas com o tema. O SNBA conta com o apoio do MAPA, do CNPq e de algumas empresas privadas.

Fonte: Expresso MT.

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