{"id":159762,"date":"2026-07-31T07:16:55","date_gmt":"2026-07-31T10:16:55","guid":{"rendered":"https:\/\/www.orc.com.br\/novo\/?p=159762"},"modified":"2026-07-31T07:16:55","modified_gmt":"2026-07-31T10:16:55","slug":"proteinas-de-bacterias-podem-aumentar-em-ate-30-rendimento-do-etanol-de-segunda-geracao","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.orc.com.br\/novo\/economia\/proteinas-de-bacterias-podem-aumentar-em-ate-30-rendimento-do-etanol-de-segunda-geracao.html","title":{"rendered":"\u00a0Prote\u00ednas de bact\u00e9rias podem aumentar em at\u00e9 30% rendimento do etanol de segunda gera\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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oopera\u00e7\u00e3o internacional de pesquisa entre Unicamp, Dartmouth College e Terragia Biofuel pode resolver um dos gargalos da produ\u00e7\u00e3o de biocombust\u00edveis 2G. Nova tecnologia foi licenciada a empresa dos EUA para novos testes<\/p>\n

Uma modifica\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica desenvolvida por pesquisadoras da Universidade Estadual de Campinas <\/a>(Unicamp) no \u00e2mbito de um acordo internacional de pesquisa<\/strong>, com duas institui\u00e7\u00f5es dos Estados Unidos, pode aumentar em at\u00e9 30% o rendimento da produ\u00e7\u00e3o de bioetanol<\/strong>. A inven\u00e7\u00e3o utiliza uma rota alternativa<\/strong> para destravar a produ\u00e7\u00e3o de biocombust\u00edveis de segunda gera\u00e7\u00e3o<\/strong> (2G), baseada no uso de bact\u00e9rias geneticamente modificadas<\/strong>. A tecnologia foi protegida com pedido de patente e licenciada, com a estrat\u00e9gia da Ag\u00eancia de Inova\u00e7\u00e3o Inova Unicamp<\/a>, para a empresa norte-americana Terragia Biofuel<\/a>, que busca avan\u00e7ar a fase de testes em escala ampliada.<\/p>\n

A nova tecnologia \u00e9 fruto da pesquisa de doutorado de Layse Costa de Souza, realizada no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Gen\u00e9tica<\/a> (CBMEG) da Unicamp. O desenvolvimento da tecnologia foi realizado no \u00e2mbito de um acordo de pesquisa, desenvolvimento e inova\u00e7\u00e3o (PD&I) entre a Unicamp, o Dartmouth College<\/a> (EUA) e a empresa licenciada. O trabalho integra as atividades do Advanced Second Generation Biofuel Laboratory<\/em> ou Laborat\u00f3rio de Biocombust\u00edveis Avan\u00e7ados de Segunda Gera\u00e7\u00e3o (A2G), sediado na Unicamp <\/strong>e financiado pela Funda\u00e7\u00e3o de Amparo \u00e0 Pesquisa do Estado de S\u00e3o Paulo<\/a> (Fapesp), por meio do programa S\u00e3o Paulo Excellence Chair<\/em><\/a> (SPEC). O projeto SPEC de coopera\u00e7\u00e3o internacional \u00e9 voltado a atrair pesquisadores de prest\u00edgio internacional para criar n\u00facleos de investiga\u00e7\u00e3o de ponta em universidades paulistas, como o laborat\u00f3rio A2G da Unicamp<\/strong>.<\/p>\n

O gargalo e a coopera\u00e7\u00e3o internacional<\/p>\n

O etanol de segunda gera\u00e7\u00e3o<\/strong> (2G) tem potencial para contribuir com a mitiga\u00e7\u00e3o das mudan\u00e7as clim\u00e1ticas<\/strong> e o desenvolvimento econ\u00f4mico, al\u00e9m de ser um intermedi\u00e1rio promissor para a produ\u00e7\u00e3o de combust\u00edveis de avia\u00e7\u00e3o sustent\u00e1veis \u200b\u200be produtos qu\u00edmicos b\u00e1sicos. No entanto, o custo de produ\u00e7\u00e3o<\/strong> \u00e9 atualmente superior ao dos combust\u00edveis f\u00f3sseis e ao do etanol de primeira gera\u00e7\u00e3o (1G).<\/p>\n

Esse gargalo econ\u00f4mico ocorre porque o processo atual de produ\u00e7\u00e3o<\/strong>, feito a partir de res\u00edduos como o baga\u00e7o e a palha da cana-de-a\u00e7\u00facar, depende de leveduras para a fermenta\u00e7\u00e3o. Esse m\u00e9todo tradicional exige etapas pr\u00e9vias de tratamento termoqu\u00edmico<\/strong>, sob altas temperaturas, e o uso de enzimas hidrol\u00edticas para quebrar a hemicelulose e transformar a celulose em glicose. “Juntas, essas duas etapas elevam consideravelmente o custo de produ\u00e7\u00e3o do biocombust\u00edvel”, explica Luana Walravens Bergamo, pesquisadora do CBMEG e integrante do estudo.<\/p>\n

A proposta de rota alternativa<\/strong> parte do chamado de Consolidated Bioprocessing <\/em><\/strong>(CBP) ou Bioprocessamento Consolidado<\/strong>, em tradu\u00e7\u00e3o livre, uma estrat\u00e9gia que simplifica o processo produtivo <\/strong>ao substituir as<\/strong> leveduras por bact\u00e9rias<\/strong> anaer\u00f3bias termof\u00edlicas. Esses microrganismos possuem a capacidade natural de desconstruir a biomassa lignocelul\u00f3sica e realizar a fermenta\u00e7\u00e3o em um \u00fanico processo, dispensando as etapas de pr\u00e9-tratamento.<\/p>\n

A alternativa \u00e9 estudada h\u00e1 mais de tr\u00eas d\u00e9cadas pelo grupo coordenado pelo professor Lee Lynd, da Dartmouth College, com foco na bact\u00e9ria Clostridium thermocellum<\/em>. A limita\u00e7\u00e3o, por\u00e9m, \u00e9 que embora esse microrganismo degrade a celulose com excel\u00eancia, sua produ\u00e7\u00e3o natural de etanol \u00e9 muito baixa.<\/p>\n

O pesquisador da Terragia Biofuel, Christopher David Herring, explica que as leveduras atuais <\/strong>s\u00e3o muito \u00fateis economicamente, mas limitadas nos tipos de carboidratos que fermentam<\/strong>. J\u00e1 as bact\u00e9rias<\/strong> do estudo conseguem fermentar uma variedade maior, mas exigem engenharia gen\u00e9tica<\/strong> para alcan\u00e7ar a mesma efici\u00eancia.<\/p>\n

\u201cEssas bact\u00e9rias utilizam uma via metab\u00f3lica diferente para produzir etanol e, embora j\u00e1 conhec\u00eassemos as enzimas envolvidas na convers\u00e3o de carbono, pouco sab\u00edamos sobre como outras enzimas equilibravam o hidrog\u00eanio e os el\u00e9trons. Essa lacuna no conhecimento prejudicava nossa capacidade de produzir etanol com a mesma efici\u00eancia das leveduras\u201d, explica o pesquisador.<\/p>\n

Unindo o melhor de dois microrganismos<\/p>\n

Para contornar esses obst\u00e1culos<\/strong> e ampliar o conhecimento cient\u00edfico, as pesquisadoras brasileiras e o pesquisador norte-americano trabalharam com uma segunda bact\u00e9ria<\/strong>, uma esp\u00e9cie de ‘prima’ da Clostridium thermocellum, <\/em>inicialmente estudada. Trata-se da Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, <\/em>uma bact\u00e9ria tamb\u00e9m anaer\u00f3bia e termof\u00edlica, mas que tem como grande diferencial a capacidade de produzir etanol<\/strong>. \u201cT\u00ednhamos, portanto, dois microrganismos complementares: um que produz muito etanol, mas n\u00e3o degrada celulose, e outro que degrada a biomassa com excel\u00eancia, mas n\u00e3o gera um bom rendimento do biocombust\u00edvel\u201d, comenta Bergamo.<\/p>\n

A tese de Layse focou em desvendar o metabolismo da bact\u00e9ria<\/strong> de alta performance na produ\u00e7\u00e3o de etanol, para identificar as prote\u00ednas-chave respons\u00e1veis por essa efici\u00eancia. \u201cUma vez mapeadas as rotas capazes de suportar esse n\u00edvel de produ\u00e7\u00e3o, transferimos os genes dessas prote\u00ednas para a nossa bact\u00e9ria-chave do processo CBP, aquela que degrada a celulose. Como resultado dessa engenharia gen\u00e9tica, conseguimos obter uma produ\u00e7\u00e3o de etanol significativamente elevada\u201d, diz Souza.<\/p>\n

Como a pesquisa foi conduzida<\/p>\n

Boa parte dos experimentos que resultaram na inven\u00e7\u00e3o foi feita quando Souza cumpria um ano de doutorado-sandu\u00edche no laborat\u00f3rio de Lynd, nos Estados Unidos, ap\u00f3s dois anos de pesquisa no Brasil. L\u00e1, ela mapeou rotas metab\u00f3licas da bact\u00e9ria<\/strong> boa fermentadora, identificou prote\u00ednas-chave <\/strong>e, por meio de um plasm\u00eddeo (mol\u00e9cula de DNA circular usada como vetor), transferiu o gene para a bact\u00e9ria do CBP, at\u00e9 ent\u00e3o incapaz de fermentar bem.<\/p>\n

Todos os testes, at\u00e9 agora, foram feitos em escala de bancada<\/strong>, em frascos, sem biorreatores industriais. Os dados j\u00e1 embasaram o pedido da patente nos Estados Unidos<\/strong> e no Brasil. Em paralelo, Souza conduziu ensaios bioqu\u00edmicos para comprovar que a prote\u00edna \u00e9 a pe\u00e7a central do mecanismo, em outra frente da tese defendida na Unicamp.<\/p>\n

Segundo Herring, a nova rota traz respostas sobre o funcionamento celular que antes limitavam o avan\u00e7o do uso dessas bact\u00e9rias na produ\u00e7\u00e3o. \u201cNeste estudo, apresentamos um novo modelo do mecanismo de equil\u00edbrio de hidrog\u00eanio e el\u00e9trons e demonstramos como ele pode ser utilizado para aprimorar a engenharia de bact\u00e9rias fermentadoras de biomassa \u2014 um avan\u00e7o que pode gerar um grande impacto econ\u00f4mico ao viabilizar a convers\u00e3o eficiente de biomassa em combust\u00edvel\u201d, comenta o cientista.<\/p>\n

Hidrog\u00eanio: de vil\u00e3o a intermedi\u00e1rio da produ\u00e7\u00e3o<\/p>\n

O achado central da pesquisa<\/strong> contraria uma suposi\u00e7\u00e3o antiga da bioqu\u00edmica<\/strong> microbiana: hidrogenases, enzimas que produzem hidrog\u00eanio, eram vistas como concorrentes do etanol, por sequestrarem el\u00e9trons que poderiam ir para esse produto final.<\/p>\n

A equipe identificou que uma hidrogenase espec\u00edfica<\/strong>, a HfsD, tem efeito oposto<\/strong>: sem ela, a c\u00e9lula n\u00e3o recicla a ferredoxina, passo indispens\u00e1vel para transformar a\u00e7\u00facar em etanol, nem produz o cofator NADPH (Nicotinamida Adenina Dinucleot\u00eddeo Fosfato), exigido pela etapa final da rea\u00e7\u00e3o. Esse cofator funciona como uma esp\u00e9cie de chave que liga o \u201cmotor\u201d da enzima<\/strong> para ela realizar o trabalho qu\u00edmico necess\u00e1rio. “Identificamos como regular esse metabolismo para que o hidrog\u00eanio n\u00e3o seja um vil\u00e3o, e sim um intermedi\u00e1rio da rea\u00e7\u00e3o”, descreve Souza.<\/p>\n

A hip\u00f3tese foi batizada de redox balance via<\/strong> hydrogen cycling<\/strong><\/em> (na tradu\u00e7\u00e3o livre, balan\u00e7o redox por ciclagem por hidrog\u00eanio)<\/strong>, apresentada na defesa do doutorado de Souza, na Unicamp, em abril de 2026. Como a HfsD gera excesso de cofator, uma segunda prote\u00edna acess\u00f3ria precisa equilibrar o processo, o que explica a equipe ter testado duas linhagens, cada uma com uma combina\u00e7\u00e3o distinta.<\/p>\n

“A maioria das tentativas de engenharia metab\u00f3lica se concentra em melhorar a cin\u00e9tica de uma prote\u00edna ou eliminar vias que competem por carbono. Nossa hip\u00f3tese mostra que isso n\u00e3o basta: \u00e9 preciso tamb\u00e9m equilibrar os cofatores e os carregadores de el\u00e9trons”, resume Souza.<\/p>\n

Resultados e pr\u00f3ximos desafios<\/p>\n

Nos testes de bancada, as linhagens modificadas alcan\u00e7aram aumento de rendimento de at\u00e9 quase 30%<\/strong> frente \u00e0s bact\u00e9rias n\u00e3o modificadas. Em uma delas, batizada A2G-0053, o rendimento subiu de 59,8% para 88,5%<\/strong> do m\u00e1ximo te\u00f3rico ap\u00f3s a inser\u00e7\u00e3o da hidrogenase-chave, comparado \u00e0 outras bact\u00e9rias modificadas. “J\u00e1 testamos outras modifica\u00e7\u00f5es usando prote\u00ednas heter\u00f3logas. Em geral, o aumento fica entre 5% e 10%. Esse foi um resultado bem mais expressivo”, avalia Bergamo.<\/p>\n

O foco do projeto \u00e9 a produ\u00e7\u00e3o de etanol \u00e0 partir do baga\u00e7o de cana, mas outros substratos tamb\u00e9m podem ser utilizados<\/strong>, como agave, palha de milho e folha de eucalipto<\/strong>. Apesar dos n\u00fameros favor\u00e1veis, novos testes precisam ser realizados para que a tecnologia possa ser aplic\u00e1vel \u00e0 ind\u00fastria.<\/p>\n

“Um desafio comum a todas as linhagens \u00e9 saber qual o limite que a bact\u00e9ria alcan\u00e7a at\u00e9 que o pr\u00f3prio etanol tenha efeito reverso e iniba a produ\u00e7\u00e3o”, diz Bergamo. Os pesquisadores tamb\u00e9m citam a necessidade de avaliar a competitividade da linhagem modificada diante de bact\u00e9rias invasoras em um biorreator industrial. O passo seguinte \u00e9 o escalonamento, testando se o desempenho de bancada se repete em bateladas maiores. Essa etapa ser\u00e1 conduzida pela empresa norte-americana, que licenciou a tecnologia.<\/p>\n

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