Modificada geneticamente, bactéria que decompõe a biomassa produz combustível com uma única reação
Pesquisa divulgada por departamento do governo dos EUA revelou detalhes de uma potencial mudança estrutural na produção de etanol celulósico. Embora ainda confinado ao laboratório, a conversão direta de biomassa em etanol, sem pré-tratamento, representa um novo paradigma.
O processo convencional de produção de etanol a partir de biomassa vegetal exige uma etapa de pré-tratamento e outra de reações induzidas por enzimas, ambas bastante caras.
Veja os detalhes do processo, da matéria-prima utilizada e as modificações realizadas no micro-organismo.
Embora ainda restrita ao laboratório, pesquisa divulgada pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE, na sigla em inglês) revelou detalhes de uma potencial mudança estrutural na produção de etanol celulósico.
A ciência
O processo convencional de produção de etanol a partir de biomassa vegetal exige uma etapa de pré-tratamento e outra de reações induzidas por enzimas, ambas bastante caras. Mas o aprimoramento de uma estratégia conhecida como bioprocessamento consolidado (BPC) pode gerar economias.
O BPC de segunda geração faz uso de um micro-organismo que se separa da água e produz etanol por fermentação, reduzindo custos. Cientistas agora modificaram uma cepa da bactéria Caldicellulosiruptor bescii, usada no BPC, a qual é capaz de quebrar a biomassa com eficiência, sem a necessidade de pré-tratamento. Da reação resulta etanol, demonstrando a conversão eficaz da biomassa celulósica do capim “switchgrass” (Panicum virgatum).
O impacto
A conversão direta de biomassa em etanol, sem pré-tratamento, representa um novo paradigma para o bioprocessamento consolidado, com potencial para produzir um biocombustível sustentável, neutro em carbono e com eficiência de custo.
Comparativo de estratégias para produção de bioetanol, incluindo o bioprocessamento consolidado de segunda geração, processo de uma etapa em que um micróbio quebra a biomassa celulósica, sem pré-tratamento, e converte os açúcares resultantes em combustível
Sumário
Normalmente, a produção de etanol a partir de biomassa vegetal consiste de três etapas principais: o pré-tratamento físico-químico, a quebra enzimática da biomassa nos seus açúcares constituintes e a fermentação. O pré-tratamento e a hidrólise enzimática são etapas dispendiosas do processo. O BPC pode reduzir custos.
No BPC, a biomassa celulósica, sem nenhum pré-tratamento, é convertida em biocombustível numa única etapa: um micróbio decompõe a biomassa e fermenta os açúcares resultantes.
Já se sabia que a Caldicellulosiruptor bescii fermentava a switchgrass não tratada, mas a bactéria original não possuía os genes para produzir etanol. Como a C. bescii é termófila (gosta de calor) e o BPC transcorre em temperaturas elevadas, era necessário um gene produtor de uma enzima que sintetizasse etanol e se mantivesse estável no calor.
Pesquisadores identificaram esse possível gene na Clostridium thermocellum e o transferiram por clonagem para a C. bescii. A cepa modificada de C. bescii tronou-se capaz de produzir etanol a partir da celobiose, do Avicel e da switchgrass. Para otimizar a fermentação do etanol, dois genes que desviavam a reação foram apagados.
Com a nova cepa de C. bescii, cerca de 30% da biomassa foi fermentada e 1,7 mol de etanol produzido para cada mol de glicose, valor próximo aos teoréticos 2,0 moles de etanol por mol de glicose. Embora as eficiências possam ser melhoradas, o estudo é um passo importante para consumar o potencial do BPC e criar uma plataforma onde se possa formular a produção de biocombustíveis e bioprodutos avançados, partindo diretamente da biomassa celulósica e pulando a etapa do pré-tratamento, que é rigorosa e cara.
Mais informações:
http://science.energy.gov/ber/highlights/2015/ber-2015-03-k/
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