Biologia de sistemas de Clostridium thermocellum: estudo proteômico da fisiologia microbiana de uma bactéria termofílica anaeróbia celulótica

• Processo: 24/03783-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Lee Howard Lynd
• Beneficiário: Anna Fernanda Pinheiro de Vasconcellos Brum de Souza
• Instituição Sede: Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/25682-0 - Laboratório de biocombustíveis avançados de segunda geração, AP.BIOEN.SPEC
• Assunto(s): Biocombustíveis de segunda geração Clostridium thermocellum Etanol Proteômica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bactéria termofílica anaeróbica celulótica | Biocombustíveis de segunda geração | Caracterização Fisiológica | Clostridium thermocellum | Etanol | proteômica | proteômica

Resumo

É proposta a formação de um laboratório de Biocombustíveis Avançados de Segunda Geração (A2G) sediado na Universidade Estadual de Campinas. A missão do laboratório A2G é desenvolver e permitir a implantação de tecnologia 2G disruptiva 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 para a produção de biocombustíveis 2G, envolvendo: a) bioprocessamento consolidado (CBP) em uma etapa de biomassa celulósica, sem adição de enzimas, usando bactérias termofílicas construídas em vez da adição de celulase fúngica e levedura; b) moagem durante a fermentação (cotratamento) em vez do pré-tratamento termoquímico. Este paradigma é apoiado por resultados de pesquisas recentes, incluindo:* Demonstração de que C. thermocellum, uma bactéria termofílica e anaeróbica, 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 alcancem a solubilização quase completa do carboidrato presente em diversas matérias-primas 2G;* Análise técnico-econômica indicando que um cenário avançado apresentando CBP com co-tratamento, C-CBP, tem um período de retorno 8 vezes menor em comparação com a base tecnológica atual apresentando pré-tratamento termoquímico e adição de celulase fúngica.O avanço do C-CBP será buscado no contexto de duas áreas de foco, uma abordando a Utilização de Celulose Microbiana e outra abordando Biotecnologia. Também está incluída uma área de foco em Sustentabilidade que aborda a análise técnico-econômica, a gestão da terra e as emissões de gases com efeito de estufa, bem como os aspectos sociais. Os 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, do Dartmouth College, e apoiado por uma equipe de liderança composta por Luana Walravens Bergamo (diretora assistente localizada na Unicamp) e os líderes da área de foco Evert Holwerda (Utilização de Celulose Microbiana) e Dan Olson (Biotecnologia). O trabalho de Aproveitamento de Celulose Microbiana será aliado à Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Os trabalhos de biotecnologia serão aliados ao Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG). O trabalho de sustentabilidade será aliado à Faculdade de Engenharia Agrícola (FEAGRI). A equipe de pesquisa será co-supervisionada por um membro da equipe de liderança ou por um Acadêmico Afiliado Internacional junto com um Acadêmico Afiliado Brasileiro. Um comitê com representação industrial significativa aconselhará o laboratório A2G. Estão previstas diversas formas de comunicação para garantir o bom funcionamento e integração.Os resultados esperados resultantes do estabelecimento do laboratório A2G conforme aqui proposto incluem:* Unicamp e FAPESP tornando-se parceiras plenas em um esforço multi-institucional e bi-hemisférico de pesquisa e desenvolvimento visando um paradigma de processamento 2G potencialmente transformador;* Pesquisa proeminente em biotecnologia microbiana, engenharia metabólica e utilização de celulose microbiana baseada no CBMEG e FEQ, fortalecendo substancialmente a capacidade dessas áreas tanto na Unicamp quanto no Brasil em geral;* Início de novas direções de pesquisa promissoras no domínio da sustentabilidade, complementando a força existente na Unicamp e no Brasil e estabelecendo bases para iniciativas futuras;* Uma rede substancial de novas colaborações internacionais em investigação, tanto a nível individual como institucional.