Laboratório de biocombustíveis avançados de segunda geração

• Processo: 18/25682-0
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa SPEC
• Vigência: 01 de abril de 2021 - 31 de março de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Lee Howard Lynd
• Beneficiário: Lee Howard Lynd
• Instituição-sede: Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Daniel Groban Olson ; Evert Holwerda
• Pesq. associados: Adam Guss ; Adriano Pinto Mariano ; Benjamin Woolston ; Carrie Eckert ; Christopher David Herring ; Rubens Maciel Filho ; Sindelia Freitas Azzoni
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/00359-8 - Fermentação de lignocelulose por bactérias termofílicas em altas concentrações de sólidos: Experimentos diagnósticos com o objetivo de identidicar fatores que diminuem a perfomance bacteriana na presença de altas concentrações de sólidos., BP.PD; 21/10838-8 - Melhoramento da rota de produção de etanol por bactérias termofílicas a partir do engenheiramento da ferredoxina: expressão heteróloga e avaliação in vitro, BP.DD; 21/10434-4 - Melhoramento de vias para produção de etanol por bactérias termofílicas envolvendo piruvato-ferredoxina oxiredutase e enzimas relacionadas: desenvolvimento de biblioteca e reintrodução em C. thermocellum, BP.DD; 21/05397-2 - Microbiomas termofílicos para fermentação de materiais lignocelulósicos: estudos de coculturas definidas, BP.DD; 21/05398-9 - Fermentação de lignocelulose por bactérias termofílicas em alta concentração de sólidos: experimentos de diagnóstico com o objetivo de identificar fatores que diminuem o desempenho em sólidos elevados, BP.DD
• Assunto(s): Bioengenharia Biotecnologia Biomassa lignocelulósica Clostridium thermocellum

Resumo

Neste projeto propõe-se a criação de um Laboratório de Biocombustíveis Avançados de Segunda Geração (A2G), sediado na Universidade de Campinas. A missão do laboratório A2G é desenvolver e permitir a implantação de tecnologias disruptivas de segunda geração para a produção sustentável de bioetanol a partir de cana-de-açúcar e cana-energia a um custo muito menor do que a tecnologia atual. O foco central do laboratório A2G é um novo paradigma, envolvendo: a) bioprocessamento consolidado de biomassa celulósica em uma etapa (CBP - sigla de Consolidated Bioprocessing em inglês) sem adição de enzimas usando bactérias termofílicas modificadas em vez de adição de celulase fúngica e levedura e b) moagem durante a fermentação (co-tratamento) em vez do pré-tratamento termoquímico. Este paradigma é apoiado por resultados de pesquisas recentes, incluindo: demonstração de que C. thermocellum, uma bactéria anaeróbica, termofílica, é decisivamente mais eficaz na desconstrução de biomassa do que a celulase fúngica comercial sob uma ampla gama de condições; demonstração de que o co-tratamento permite que as culturas de C. thermocellum atinjam solubilização quase completa do carboidrato presente em várias matérias primas celulósicas; análise técnico-econômica indicando que um cenário avançado que apresenta CBP com co-tratamento, C-CBP, possui um período de retorno de investimento 8 vezes mais curto em comparação com um caso atual de base tecnológica apresentando pré-tratamento termoquímico e adição de celulase fúngica. O avanço do C-CBP será perseguido atuando em duas frentes principais, a utilização de celulose microbiana (na área do conhecimento da Engenharia de bioprocessos) e a biotecnologia microbiana com foco em bactérias termofílicas. Uma área de atuação em sustentabilidade também está incluída, abordando a análise técnico-econômica, gestão de terras e emissões de gases de efeito estufa e aspectos sociais. Nossos esforços no domínio da sustentabilidade considerarão o impacto e os custos da implantação da bioenergia com a intenção de alcançar resultados ambientais e sociais benéficos. O laboratório A2G será dirigido pelo professor Lee Lynd, da Dartmouth College, e apoiado por uma equipe de liderança formada por um diretor assistente a ser nomeado pela Unicamp e por líderes de área de pesquisa a saber: Evert Holwerda (utilização de celulose microbiana), Daniel Olson (biotecnologia) e Eleanor Campbell (sustentabilidade). A pesquisa em utilização de celulose microbiana será aliada à Faculdade de Engenharia Química (FEQ). A pesquisa em biotecnologia será aliada ao Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG). A pesquisa em sustentabilidade será aliada à Faculdade de Engenharia Agrícola (FEAGRI). A equipe de pesquisa será supervisionada por um membro da equipe de liderança ou por um pesquisador associado internacional junto com um pesquisador associado brasileiro. Um comitê com representação industrial significativa aconselhará a liderança do A2G. A comunicação e os meios de integração entre as equipes no Brasil e EUA são antecipadas no projeto. Os resultados esperados resultantes do estabelecimento do laboratório A2G como aqui proposto incluem: Unicamp e FAPESP se tornando parceiras integrais em um esforço de pesquisa e desenvolvimento multi-institucional e bi-hemisférico voltado para um paradigma potencialmente transformador de processamento de biomassa lignocelulósica; pesquisas de destaque em biotecnologia microbiana, engenharia metabólica e utilização de celulose microbiana com base no CBMEG e FEQ, fortalecendo substancialmente a capacidade nessas áreas tanto dentro da Unicamp quanto no Brasil; início de novas e promissoras direções de pesquisa no domínio da sustentabilidade, complementando a força existente na Unicamp e no Brasil e lançando as bases para futuras iniciativas; formação de uma rede substancial de novas colaborações internacionais de pesquisa nos níveis individual e institucional. (AU)