Nova enzima é capaz de revolucionar a produção de biocombustíveis

Em parceria com colegas de outras instituições do país e do exterior, os pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) conseguiram obter uma enzima capaz de permitir a produção em larga escala do etanol de segunda geração — feito a partir de resíduos agroindustriais, como o bagaço da cana-de-açúcar e a palha de milho.

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A estrutura microfibrilar cristalina e a associação com lignina e hemiceluloses nas paredes vegetais resultam na celulose mais difícil de ser degradada, ainda que seja completamente composta por unidades de glicose. É necessário sistemas enzimáticos complexos para realizar a desconstrução da celulose, processo fundamental para a conversão de biomassas em combustíveis e produtos químicos.

Nomeada de CelOCE (da expressão 'Enzima de clivagem oxidativa da celulose' em inglês), a enzima recém-descoberta melhora a conversão da celulose, através de uma, até então, desconhecida forma de se ligar os substratos e clivagem oxidativa. Com um mecanismo inédito, ela permite que outras enzimas do coquetel enzimático continuem com o trabalho, convertendo os fragmentos em açúcar.

“Para usar uma comparação, a recalcitrância da estrutura cristalina da celulose decorre como que de um conjunto de cadeados, que as enzimas clássicas não conseguem abrir", diz Mário Murakami, líder do grupo de pesquisa em biocatálise sintética do CNPEM e coordenador do estudo, em declaração para a Agência Fapesp. "A CelOCE abre esses cadeados, permitindo que outras enzimas façam a conversão. Seu papel não é gerar o produto final, mas tornar a celulose acessível. Ocorre uma sinergia, a potencialização da atuação de outras enzimas pela ação da CelOCE."

O CelOCE reconhece a extremidade da fibra de celulose, se instala nela e cliva de forma oxidativa, alterando a estabilidade da estrutura cristalina e a deixando mais acessível para a ação das enzimas clássicas. Encontrada na natureza através de uma grande quantidade de ciência e equipamentos, essa enzima é um dímero composto por duas subunidades idênticas, onde, enquanto uma subunidade permanece 'sentada' sobre a celulose, a outra fica livre para desempenhar uma atividade secundária de oxidase, gerando cossubstrato para a reação biocatalítica.

Ainda é necessário que a CelOCE precisa passar por validações antes de ser utilizada industrialmente. Para o Brasil, grande produtor de biocombustíveis, e o mundo, para ajudar no combate da crise climática, é motivo para comemoração a enzima descoberta poder ser imediatamente incorporada ao processo produtivo, após ter sido feito a demonstração da prova de conceito em escala-piloto.

A eficiência do processo de desconstrução da biomassa da celulose deve ser aumentada com a CelOCE. De acordo com a declaração de Murakami, “atualmente, a eficiência está na faixa de 60%, 70%, podendo chegar, em alguns casos, a 80%. Isso significa que muita coisa ainda não é aproveitada. Qualquer aumento de rendimento significa muito, porque estamos falando em centenas de milhões de toneladas de resíduos sendo convertidas."

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*Estagiário sob a supervisão de Ronayre Nunes