Biomassas para produção de biocombustíveis avançados

Pesquisadores brasileiros e britânicos se uniram para explorar a lignina – presente no bagaço e na palha de cana-de-açúcar e de sorgo, bem como em gramíneas e resíduos florestais – visando produzir biocombustíveis avançados e produtos químicos de alto valor para compor, por exemplo, fragrâncias de perfumes e princípios ativos de fármacos. A Fapesp e o Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) estão investindo 5 milhões de libras (cerca de R$ 19 milhões) em dois projetos de pesquisa com duração prevista de quatro a cinco anos e que envolvem pesquisadores do Estado de São Paulo e do Reino Unido em diferentes abordagens em biorrefinaria. A Fapesp participará com o equivalente a 1,5 milhão de libras (R$, 5,7 milhões) e o BBSRC com 3,5 milhões de libras (R$ 13,3 milhões).

Telma Teixeira Franco, professora da Faculdade de Engenharia Química (FEQ) e pesquisadora do Núcleo Interdisciplinar de Planejamento Energético (Nipe) da Unicamp, que lidera um dos projetos, organizou em 14 de julho um workshop que foi precedido de visitas à Raízen, empresa brasileira com presença destacada nos setores de produção de açúcar e etanol, transporte e distribuição de combustíveis e geração de bioeletricidade; e à Suzano, cuja fusão com a Fíbria, no início do ano passado, resultou na formação da maior produtora mundial de papel e celulose.

“Foi bom oferecer esse background aos nossos parceiros para mostrar que o Brasil está avançado nessas áreas e quer avançar mais, inovando em alguns aspectos”, diz Telma Franco. “Acho que eles não têm a dimensão exata de como o país é privilegiado na circulação de biomassa e em conhecimento, por vezes maior que dos europeus, que não dispõe tanto desse tipo de matéria-prima. Nossos parceiros possuem conhecimentos específicos como de Geobacillus spp, um microrganismo muito eficaz para desenvolver produtos químicos, mas que não tolera etanol. Nós trabalhamos com Saccharomyces cerevisiae, células que toleram muito o etanol, mas precisam de melhorias para obtenção de produtos químicos melhores. É uma troca.”

O projeto de responsabilidade de Telma Franco pelo lado brasileiro, e do professor David Leak, da Universidade de Bath, pelo Reino Unido, busca “Uma abordagem integrada para explorar um novo paradigma para a produção de biocombustíveis a partir de matérias-primas lignocelulósicas”. Segundo detalhes publicados pela Agência FAPESP, este grupo de pesquisa pretende desenvolver novas técnicas de conversão de hidratos de carbono complexos presentes na biomassa de plantas, como a celulose e a hemicelulose, para produzir biocombustíveis de segunda geração e produtos químicos de alto valor utilizando menos recursos e energia.

A celulose e a hemicelulose, principais elementos estruturais da parede celular de plantas, são unidas pela lignina, uma molécula responsável pela rigidez, impermeabilidade e resistência dos tecidos vegetais; para convertê-las em açúcar e obter o bioetanol, a lignina precisa ser extraída de biomassas. “Queremos avaliar um processo de pré-tratamento que desenvolvemos, muito diferente do que tem sido feito hoje e que permite evitar a contaminação por bactérias durante a fase de fermentação do açúcar para obter não só etanol de segunda geração, mas também outros biocombustíveis avançados, como biodiesel e bioquerosene para avaliação”, disse Telma Franco à Agência FAPESP.

Rotas biocatalíticas

O segundo projeto de pesquisa apoiado por Fapesp e BBSRC tem como responsável no Brasil Fabio Squina, professor da Universidade de Sorocaba (Uniso). O projeto “Valorização de lignina em plantas de etanol celulósico: conversão biocatalítica via ácido ferúlico em produtos químicos de alto valor” tem como pesquisador responsável pelo lado britânico Timothy David Howard Bugg, professor da Universidade de Warwick, da Inglaterra. Eles terão ainda a colaboração de colegas da Universidade de Manchester e da University College London.

“O objetivo é desenvolver rotas biocatalíticas para valorização de lignina, cujos resíduos são abundantes na indústria de etanol celulósico e de papel e celulose, mas com aplicações de baixo valor, como para gerar calor e energia elétrica nas usinas ou como componentes de cimento ou adesivos”, explica Fabio Squina. “Temos esta oportunidade de desenvolver sistemas biológicos para transformar a lignina, que é derivada da parede celular das plantas, em produtos químicos de alto valor no mercado, como componentes de cosméticos, princípios ativos de fármacos e fragrâncias de perfumes. A proposta é otimizar e ampliar esses processos, avaliando também a viabilidade técnica e econômica.”

De acordo com o pesquisador, a lignina é o segundo polímero mais abundante na natureza (depois da celulose), havendo poucas tecnologias para aproveitar este material. “Queremos criar novos métodos para valorizar a lignina usando ácido ferúlico como intermediário. Existe toda uma ‘pegada’ em relação a esse resíduo, como de ser renovável e estar no centro das iniciativas de bioeconomia. Além disso, a integração dos processos biotecnológicos pode ajudar a viabilizar biorrefinarias de material celulósico. Temos objetivos comuns com os britânicos, linhas de pesquisa que se casaram.”

Parceria de 10 anos

A parceria da Fapesp com o BBSRC vem desde 2009. Nesse período, as duas instituições lançaram, em conjunto com o Conselho Nacional das Fundações Estaduais de Amparo à Pesquisa (Confap), uma chamada de propostas para selecionar centros virtuais de pesquisa em nitrogênio para a agricultura. Além disso, mantêm uma chamada de propostas de fluxo contínuo, em que pesquisadores do Reino Unido podem submeter ao BBSRC, a qualquer momento, propostas de pesquisas conjuntas com pesquisadores vinculados a universidades e instituições no estado de São Paulo; e outra para promover colaborações científicas de curto prazo. Unicamp