Seleção de Saccharomyces cerevisiae para a produção de etanol celulósico mediante processo de fermentação batelada alimentada com reutilização de células

• Processo: 17/24493-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2021
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Luiz Carlos Basso
• Beneficiário: Luiz Carlos Basso
• Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Gleidson Silva Teixeira ; Rosana Goldbeck Coelho ; Thiago Olitta Basso
• Assunto(s): Bioenergia Etanol Fermentação Saccharomyces cerevisiae Hibridização genética Substratos Xilose
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Hibridação | Saccharomyces cerevisiae | Seleção | substrato lignocelulósico | tolerância a inibidores | utilização da xilose | produção de bioetanol

Resumo

O presente projeto busca linhagens de Saccharomyces cerevisiae com tolerância suficiente para fermentar um substrato lignocelulósico, formulado com hidrolisado de bagaço e melaço de cana, empregando-se o processo de fermentação batelada-alimentada com reciclo de células. Tal processo é o mais difundido na produção do etanol 1G no Brasil, utilizando alta densidade de células no reator, o que resulta em fermentações rápidas (6 a 8 horas) com elevado rendimento em etanol (90-92%) devido à baixa taxa de propagação da levedura. A alternativa de se utilizar esta mesma configuração para o etanol 2G é bastante atraente do ponto de vista econômico, pois utiliza os mesmos equipamentos (dornas, centrifugas, unidade de destilação, etc.) e pessoal treinado neste processo, além de que o bagaço e o melaço de cana já estão alocados. No entanto esta modalidade de fermentação ainda não foi implantada, devido a um grande desafio que é a disponibilidade de linhagens de Saccharomyces com um perfil de tolerância múltipla aos vários fatores estressantes dessa fermentação, com inibidores oriundos das duas fontes de açúcar (hidrolisado e melaço), agravado ainda pela condição de reciclagem da biomassa, impondo à mesma célula fermentações sequenciais. Estudos prévios em nosso laboratório demonstraram que as linhagens industriais disponíveis e mais robustas, nomeadamente CAT-1, PE-2 e SA-1, não suportam fermentações do substrato acima mencionado em condições de reciclo de células. Para se atingir o objetivo proposto, pretende-se inicialmente selecionar indivíduos com a tolerância desejada a partir de uma coleção com cerca de 500 linhagens indígenas já resgatadas de destilarias brasileiras. As linhagens mais tolerantes serão submetidas à esporulação e cruzamentos (massal e direcionados), buscando-se por linhagens híbridas ainda mais tolerantes que as parentais. Após seleção, estas linhagens serão geneticamente manipuladas utilizando o sistema CRISPR/Cas9, no intuito de torná-las capazes de converter adequadamente a xilose em etanol. Além da habilidade de fermentar a xilose, entende-se que tais cepas poderão também ser utilizadas como plataformas para o desenvolvimento de linhagens aplicadas à produção de outros produtos de maior valor agregado. (AU)