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An integrated approach to explore a novel paradigm for biofuel production from lignocellulosic feedstocks

Processo: 15/50612-8
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de novembro de 2016 - 31 de outubro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Convênio/Acordo: BBSRC, UKRI
Pesquisador responsável:Telma Teixeira Franco
Beneficiário:Telma Teixeira Franco
Pesq. responsável no exterior: David Leak
Instituição no exterior: University of Bath, Inglaterra
Instituição-sede: Núcleo Interdisciplinar de Planejamento Energético (NIPE). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Pesquisadores principais:Adilson Roberto Gonçalves ; André Ricardo de Lima Damasio ; Carla Kazue Nakao Cavaliero ; José Maria Ferreira Jardim da Silveira ; Marcelo Mendes Brandao ; Sarita Candida Rabelo
Auxílios(s) vinculado(s):17/19157-8 - BBEST 2017 - Brazilian bioenergy Science and Technology conference, AR.BR
17/10367-0 - 4th European Congress of Applied Biotechnology, AR.EXT
Bolsa(s) vinculada(s):19/19976-4 - Processamento de biomassa lignocelulósica usando líquidos iônicos para aplicação em biorrefinarias, BP.DR
18/16437-2 - Decifrando o efeito da deleção da via N-glicosilação na secreção de enzimas de Aspergillus nidulans, BP.DR
19/13946-6 - Uma abordagem integrada para explorar um novo paradigma para a produção de biocombustíveis a partir de matérias-primas lignocelulósicas, BP.TT
+ mais bolsas vinculadas 19/03200-7 - Desenvolvimento de biorreator anaeróbio de leito fixo-ordenado com transferência de elétrons assistida para a produção de biogás e tratamento de resíduos líquidos, BP.DR
17/24503-2 - Aproveitamento de resíduos agroindustriais lignocelulósicos para produção de oligossacarídeos visando a obtenção de agente prebiótico para a saúde humana, BP.DR
18/20173-0 - Avaliação técnica e ambiental da utilização de palha de cana-de-açúcar e resíduos florestais de eucalipto como matéria-prima para biorrefinarias no Estado de São Paulo, BP.DD
18/09893-1 - Produção de biogás integrada ao conceito de biorrefinaria para biomassa lignocelulósica: aspectos operacionais e uso de nanopartículas, BP.DR
18/01759-4 - Engenharia metabólica de Saccharomyces cerevisiae para produzir etanol de segunda geração a partir de xilo-oligossacarídeos, BP.DR
17/16159-0 - Otimização da produção de celo-oligossacarídeos a partir da hidrólise enzimática da palha da cana-de-açúcar via expressão heteróloga de enzimas celulolíticas e oxidativas, BP.DD
17/15477-8 - Desenvolvimento de um processo de pré-tratamento de baixa severidade para produção de oligossacarídeos de palha de cana-de-açúcar, BP.PD
17/10083-1 - Engenheiramento genético de uma plataforma fúngica para secreção de enzimas lignocelulolíticas visando a produção de oligossacarídeos, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Biocombustíveis  Lignocelulose  Leveduras  Biorrefinarias  Geobacillus stearothermophilus  Bioprodutos 
Publicação FAPESP:https://media.fapesp.br/bv/uploads/pdfs/fapesp_uk_WoK1kPq_78_78.pdf

Resumo

Neste projeto de pesquisa as leveduras serão modificadas para adquirir capacidade de converter diretamente açúcares oligoméricos em bioprodutos. Uma outra classe de organismos, Geobacillus extensivamente estudada pelo grupo da Universidade de Bath, possui habilidade de transportar e utilizar estes açúcares oligoméricos. Assim, neste projeto de pesquisa iremos utilizar uma cepa de Geobacillus para comparar o desempenho com as leveduras recombinantes, otimizadas para a mesma função. Três matérias-primas (MP) lignocelulósicas diferentes, todas com potencial para serem usadas na obtenção de biocombustíveis e de produtos químicos: sustentáveis serão estudadas: a palha de cana (geralmente deixada no campo após a colheita), o Miscanthus - cultivado no Reino Unido para co-incineração e geração de energia e os resíduos de florestas de eucaliptos, muito abundantes no Brasil. O uso das 3 MP lignocelulósicas representa uma nova e original oportunidade para se avaliar os mesmos. Parte da equipe dos dois países deverá trabalhar no desenvolvimento de métodos para converter as matérias primas em oligossacarídeos para utilização pelas novas cepas desenhadas de leveduras. Pré-tratamento menos drásticos, seletivos e específicos bem como o uso de enzimas escolhidas para a geração dos oligossacarídeos serão desenvolvidos no grupo de trabalho 1. Outro grupo de trabalho irá se concentrar na produção das enzimas necessárias para a geração dos oligossacarídeos derivados das MPs. Um terceiro grupo irá projetar as cepas de leveduras para utilizarem os oligossacarídeos derivado da lignocelulose. Visando aumentar ainda mais a eficiência energética das MPs nas novas usinas de conversão de lignocelulose, pretende se obter ainda novos produtos químicos e biogás a partir dos efluentes, de vinhaça e da hemicelulose hidrolisados. Assim, será desenvolvido a integração da digestão anaeróbica (AD) para o processo integrado de Biorrefinaria de LC. AD e fermentação com culturas mistas podem melhorar a relação energética do bioprocesso com a produção de biogás e fertilizantes como produtos secundários. Além disso, serão necessários estudos de sustentabilidade e analises técnico econômicas para garantir que os resultados deste trabalho alcancem relevante impacto para os setores industriais aonde as MP se originam. Assim, o quarto grupo de trabalho, especializado nestes dois amplos temas de pesquisa e em LCA deverá garantir a escolha das matérias-primas, as quantidades a serem coletadas, a localização das coletas bem como as rotas industriais de obtenção dos produtos. Otimização das rotas de obtenção propostas pelo projeto deverá refletir positivamente no projeto bem como identificar os pontos para serem alterados/modificados. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Pós-Doutorado em Engenharia Química com Bolsa da FAPESP 
Matéria(s) publicada(s) em Outras Mídias (1 total):
Mapeamento de biomassa residual de eucalipto da fase agrícola na região administrativa de Campinas-SP 

Publicações científicas (7)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
COLA, PRISCILA; PROCOPIO, DIELLE PIEROTTI; ALVES, ADRIANA TABOSA DE CASTRO; CARNEVALLI, LUCIANA REBELO; SAMPAIO, ICARO VIANA; DA COSTA, BRUNO LABATE VALE; BASSO, THIAGO OLITTA. Differential effects of major inhibitory compounds from sugarcane-based lignocellulosic hydrolysates on the physiology of yeast strains and lactic acid bacteria. Biotechnology Letters, v. 42, n. 4, p. 571-582, APR 2020. Citações Web of Science: 0.
AVILA, PATRICIA F.; FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; DAMASIO, ANDRE; FORTE, MARCUS B. S.; GOLDBECK, ROSANA. Xylooligosaccharides production from a sugarcane biomass mixture: Effects of commercial enzyme combinations on bagasse/straw hydrolysis pretreated using different strategies. Food Research International, v. 128, FEB 2020. Citações Web of Science: 0.
DA SILVA ROMERO, CRISTHY WILLY; BERNI, MAURO DONIZETI; DANTAS ARAUJO FIGUEIREDO, GLEYCE KELLY; FRANCO, TELMA TEIXEIRA; CAMARGO LAMPARELLI, RUBENS AUGUSTO. Assessment of agricultural biomass residues to replace fossil fuel and hydroelectric power energy: A spatial approach. ENERGY SCIENCE & ENGINEERING, v. 7, n. 6 SEP 2019. Citações Web of Science: 0.
FERRARI, FELIPE AUGUSTO; BRANDAO PEREIRA, JORGE FERNANDO; WITKAMP, GEERT-JAN; SOARES FORTE, MARCUS BRUNO. Which Variables Matter for Process Design and Scale-Up? A Study of Sugar Cane Straw Pretreatment Using Low-Cost and Easily Synthesizable Ionic Liquids. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. 7, n. 15, p. 12779-12788, AUG 5 2019. Citações Web of Science: 0.
AZAMBUJA, SUEELLEN P. H.; TEIXEIRA, GLEIDSON S.; ANDRIETTA, MARIA G. S.; TORRES-MAYANGA, PAULO C.; FORSTER-CARNEIRO, TANIA; ROSA, CARLOS A.; GOLDBECK, ROSANA. Analysis of metabolite profiles of Saccharomyces cerevisiae strains suitable for butanol production. FEMS Microbiology Letters, v. 366, n. 13 JUL 2019. Citações Web of Science: 0.
SODRE, VICTORIA; ARAUJO, JUSCEMACIA NASCIMENTO; GONCALVES, THIAGO AUGUSTO; VILELA, NATHALIA; KIMUS BRAZ, ANTONIO SERGIO; FRANCO, TELMA TEIXEIRA; NETO, MARIO DE OLIVEIRA; DE LIMA DAMASIO, ANDRE RICARDO; GARCIA, WANIUS; SQUINA, FABIO MARCIO. An alkaline active feruloyl-CoA synthetase from soil metagenome as a potential key enzyme for lignin valorization strategies. PLoS One, v. 14, n. 2 FEB 25 2019. Citações Web of Science: 1.
CRIVELENTE HORTA, MARIA AUGUSTA; FERREIRA FILHO, JAIRE ALVES; MURAD, NATALIA FARAJ; SANTOS, EIDY DE OLIVEIRA; DOS SANTOS, CLELTON APARECIDO; MENDES, JULIANO SALES; BRANDAO, MARCELO MENDES; AZZONI, SINDELIA FREITAS; DE SOUZA, ANETE PEREIRA. Network of proteins, enzymes and genes linked to biomass degradation shared by Trichoderma species. SCIENTIFIC REPORTS, v. 8, JAN 22 2018. Citações Web of Science: 5.

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