Produção de biodiesel e hidrocarbonetos renováveis via rota enzimática: da obtenção da enzima à avaliação econômica do processo integrado

• Processo: 18/04897-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
• Pesquisador responsável: Antonio Maria Francisco Luiz Jose Bonomi
• Beneficiário: Letícia Leandro Rade
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/08141-9 - Estudos de cinética transiente de novas descarboxilases utilizando a técnica de absorção espectroscópica de stopped-flow, BE.EP.PD
• Assunto(s): Biodiesel Biocombustíveis Simulação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Avaliação técnico-econômica-ambiental | Biodiesel | Hidrocarbonetos renováveis | Rota enzimática | Simulação | Biocombustíveis

Resumo

Sabe-se que o consumo em grande escala de combustíveis fósseis implica graves impactos ambientais. Além disso, as reservas de recursos fósseis combustíveis são limitadas. Neste contexto, grandes esforços têm sido realizados em busca do desenvolvimento de combustíveis alternativos. Dentre eles, destacam-se o biodiesel e biocombustíveis drop-in (como bioquerosene de aviação e diesel verde) que, entre várias opções de síntese, podem ser obtidos a partir de espécies vegetais. Esses biocombustíveis apresentam grandes vantagens do ponto de vista ambiental, são renováveis e não tóxicos. Para superar as desvantagens das rotas convencionais de produção, processos enzimáticos usando lipases vêm sendo desenvolvidos. Os catalisadores enzimáticos são altamente seletivos e podem ser utilizados em temperaturas e pressões amenas. Desta forma, estes processos apresentam menores gastos energéticos e ainda possibilitam rendimentos mais elevados, uma vez que não ocorrem reações secundárias indesejadas. Nos processos catalisados por lipases, matérias-primas de baixa qualidade (com elevados teores de ácidos graxos livres e água) podem ser usadas, uma vez que algumas lipases são capazes de converter os ácidos graxos livres em ésteres por esterificação, bem como transformar triglicerídeos em ésteres por transesterificação. Apesar de já existirem processos enzimáticos para a produção de biocombustíveis em escala industrial e o número de plantas em escala piloto e industrial ter aumentado bastante nos últimos anos, sabe-se que o fator limitante relacionado ao uso das lipases é o alto custo e o fornecimento das enzimas, uma vez que estas são importadas. Desta forma, a comunidade científica tem realizado intensas pesquisas neste tema, a fim de se desenvolver melhorias na tecnologia enzimática, visando aumentar a produtividade dos bioprocessos e reduzir seus custos. O desenvolvimento e a produção heteróloga de lipases com alta atividade catalítica e estabilidade, utilizando o glicerol obtido no processo como fonte de carbono, é uma maneira de reduzir os custos da produção enzimática de biocombustíveis. Neste contexto, a presente proposta de pós-doutorado engloba estudos laboratoriais de síntese e aplicação de potenciais enzimas para a produção de biodiesel e hidrocarbonetos renováveis (precursores do bioquerosene e diesel verde), e a avaliação técnico-econômica e ambiental da produção desses compostos via rota enzimática. Para isso, uma nova lipase previamente selecionada será produzida em bancada utilizando cepas de E. coli, purificada e avaliada nas reações de transesterificação e hidrólise de óleos vegetais. O material obtido na reação de hidrólise passará por um processo de descarboxilação, utilizando a enzima OleTJE, para produção dos biohidrocarbonetos. A enzima OleTJE consiste hoje na melhor enzima reportada na literatura, uma vez que catalisa predominantemente a descarboxilação de ácidos graxos livres de cadeia longa. Nesse sentido, esse projeto será pioneiro no estudo da produção de biohidrocarbonetos via rota enzimática utilizando etapa de hidrólise seguida de descarboxilação. Por fim, será feita uma avaliação técnico-econômica e ambiental do processo de produção desses produtos, utilizando glicerol e outros compostos como fonte de carbono para produção da enzima.

Publicações científicas

(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)

RADE, LETICIA L.; DA SILVA, MELQUE N. P.; VIEIRA, PLINIO S.; MILAN, NATALIA; DE SOUZA, CLAUDIA M.; DE MELO, RICARDO R.; KLEIN, BRUNO C.; BONOMI, ANTONIO; DE CASTRO, HEIZIR F.; MURAKAMI, MARIO T.; et al. A Novel Fungal Lipase With Methanol Tolerance and Preference for Macaw Palm Oil. FRONTIERS IN BIOENGINEERING AND BIOTECHNOLOGY, v. 8, MAY 6 2020. (19/08855-1, 16/50403-2, 15/26982-0, 18/04897-9, 18/10517-4)

RADE, LETICIA L.; GENEROSO, WESLEY C.; DAS, SUMAN; SOUZA, AMANDA S.; SILVEIRA, RODRIGO L.; AVILA, MAYARA C.; VIEIRA, PLINIO S.; MIYAMOTO, RENAN Y.; LIMA, ANA B. B.; ARICETTI, JULIANA A.; et al. Dimer-assisted mechanism of (un)saturated fatty acid decarboxylation for alkene production. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, v. 120, n. 22, p. 10-pg., 2023-05-22. (19/12599-0, 19/08855-1, 20/01967-6, 18/04897-9)