Projeto com participação do IFSC identifica enzimas aptas para produzir bioenergia

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Pesquisa com participação de cientistas do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP investiga novos tipos de enzimas capazes de degradar biomassa para otimizar o processo de produção de bioenergia. O estudo, em colaboração com a Universidade de York (Reino Unido), recebe recursos do Conselhos de Pesquisa do Reino Unido (RCUK) e teve aprovado em outubro um financiamento junto à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

A pesquisa, coordenada por Igor Polikarpov e Eduardo Ribeiro de Azevedo, do IFSC, Sandro José de Souza, do Ludwig Institute for Cancer Research, e Wanius José Garcia da Silva, da Universidade Federal do ABC (UFABC), é complementada por uma proposta inglesa, liderada pelo professor Neil Bruce, da Universidade de York, que toma como objeto de pesquisa um produto parecido com o feno. A ideia central do projeto é encontrar diferentes enzimas capazes de degradar biomassa para aplicação em processos de produção de combustível e energia elétrica, em substituição às formas convencionais derivadas do petróleo.

Conhecendo a potencialidade destas enzimas e compreendendo seu funcionamento, os pesquisadores trabalharam no desenvolvimento de uma tecnologia que permite uma marcação mais exata de enzimas extracelulares, que estão fora da célula. O segredo é a exploração de um mecanismo de afinidade proteica que não atravessa membranas biológicas e, por isso, apenas acessa e marca proteínas extracelulares.

“Com essa marcação, é possível ‘purificar’ parcialmente enzimas, ou seja, enriquecer a concentração das enzimas naquilo que você está extraindo da biomassa, neste caso a lignocelulose (princípio do bioetanol) e a cultura microbiana, e sequenciar pequenos pedaços destas proteínas — o que chamamos de procedimento proteômico”, afirma Polikarpov.

Análise
Desta forma, comparando as informações genômicas com as informações proteômicas — uma junção chamada de análise secretômica —, é possível caracterizar cada enzima de acordo com suas funções e encontrar com maior facilidade aquelas que se procura para sequenciar, sem precisar analisar um enorme conjunto de microorganismos, do qual 95% será inútil. Com estes procedimentos, é possível analisar as enzimas secretadas durante o processo de degradação da biomassa, que ocorre na hidrólise deste bagaço — quebra de uma molécula por intermédio da água —, a reação que ocorre nas chamadas biorrefinarias, considerada um grande potencial para a substituição do petróleo na produção de combustível e energia elétrica, por exemplo.

A grande vantagem do desenvolvimento desta pesquisa é a possibilidade de contribuir com o sucesso dessas biorrefinarias a longo prazo, barateando seu custo. A configuração atual das biorrefinarias requer o uso de ácido e de explosões de vapor para tratar a lignocelulose, o que é pouco eficiente e depende de energia elétrica, além de custar muito caro. Isso ocorria porque o processo de degradação da lignocelulose dependia justamente daquela pequena porcentagem de microorganismos que os cientistas conseguiam caracterizar, o que acabava por encarecer todo o processo.

“Cerca de 25% do custo do biocombustível, hoje, é para o cultivo desta pequena quantidade de enzimas”, conta Polikarpov. Daí a grande importância de descobrir e identificar novas enzimas que degradem biomassa — mais termoestáveis, mais abundantes no Universo, mais eficientes — e contribuam para um maior entendimento deste processo, gerando novas atividades de pesquisa e aplicações industriais.

Na atualidade, o fator que mais impede o aproveitamento pleno desta capacidade das enzimas é justamente o procedimento científico comumente aplicado na distinção, caracterização e posterior cultivo da enorme quantidade de microorganismos presente no processo de degradação de qualquer matéria. Segundo Polikarpov, “os micro-organismos não conseguem transferir biomassa para dentro das células, mas eles a convertem em açúcar para energizar a célula, então essas proteínas que investigamos são excretadas para fora da célula”. Assim, no genoma das células, há apenas cerca de 5% de enzimas que de fato interessam aos pesquisadores.

Da Assessoria de Comunicação do IFSC

Mais informações: (16) 3373-8689 / 9770, email rsintra@gmail.com, na Assessoria de Comunicação do IFSC

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