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

• Processo: 15/50612-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de novembro de 2016 - 31 de julho de 2022
• 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): 20/16560-9 - Produção de produtos químicos a partir de biomassa lignocelulósica, BP.IC; 20/10884-7 - Hidrolisados hemicelulósicos de resíduos de eucaliptos obtidos por processo de baixa severidade: composição de açúcares, oligossacarídeos e compostos fenólicos, BP.IC; 19/21609-0 - Engenheiramento genético de Aspergillus niger para a produção de um coquetel enzimático otimizado, BP.DR; + mais bolsas vinculadas 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; 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; 17/10083-1 - Engenheiramento genético de uma plataforma fúngica para secreção de enzimas lignocelulolíticas visando a produção de oligossacarídeos, BP.PD; 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; 16/16306-0 - Análise funcional e biológica de LPMOs (Lytic Polysaccharide Monooxygenases) e proteínas acessórias (não-CAZymes) frente a degradação de palha de cana-de-açúcar por fungos filamentosos, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Biocombustíveis Lignocelulose Leveduras Biorrefinarias Geobacillus stearothermophilus Bioprodutos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biocombustiveis | Levedura Otimizada | Lignocelulose
• 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)

Publicações científicas

(44)

(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)

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NOGUEIRA, GUILHERME PESSOA; HERNANDES, THAYSE APARECIDA DOURADO; PETRIELLI, GABRIEL PALMA; CHAGAS, MATEUS FERREIRA; JUNQUEIRA, TASSIA LOPES; MCMANUS, MARCELLE; LEAK, DAVID; FRANCO, TELMA TEIXEIRA; DIAS, MARINA OLIVEIRA DE SOUZA; CAVALIERO, CARLA KAZUE NAKAO. The effect of pretreatment choice on cellulosic ethanol production from sugarcane straw: An insight into environmental impact profile and GHG emissions mitigation potential in Brazil. BIOMASS & BIOENERGY, v. 175, p. 9-pg., 2023-07-04. (15/50612-8, 18/20173-0)

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LIBERATO, MARCELO VIZONA; PRATES, ERICA TEIXEIRA; GONCALVES, THIAGO AUGUSTO; BERNARDES, AMANDA; VILELA, NATHALIA; FATTORI, JULIANA; EMATSU, GABRIELA CRISTINA; CHINAGLIA, MARIANA; MACHI GOMES, EMERSON RODRIGO; MIGLIORINI FIGUEIRA, ANA CAROLINA; et al. Insights into the dual cleavage activity of the GH16 laminarinase enzyme class on beta-1,3 and beta-1,4 glycosidic bonds. Journal of Biological Chemistry, v. 296, JAN-JUN 2021. (17/08166-6, 14/04105-4, 15/50612-8, 17/16089-1, 17/22669-0, 13/15582-5, 13/08293-7)

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