Aplicação de métodos físico-químicos e enzimáticos na sacarificação do bagaço de cana: estudos de microrganismos, processos fermentativos relacionados e métodos de hidrólise

Resumo

O bagaço de cana corresponde a 27-30% do peso seco da cana e é largamente disponível no Brasil, considerando uma produção em torno de 600 toneladas de cana na última safra. Parte desse bagaço é utilizada para produção de energia térmica enquanto outra é rejeitada ou subaproveitada. A produção de açúcares a partir desse material é uma possibilidade de ampliar a produção de bioetanol no mundo sem comprometer novas áreas agriculturáveis, além de possibilitar a geração de substratos (açúcares e derivados fenólicos) para outras aplicações biotecnológicas. Propostas tecnológicas para sacarificação do bagaço visando a obtenção de açúcares incluem vias termoquímicas, vias químicas e bioquímicas. Os processos químicos ou termoquímicos têm o inconveniente de oxidar os açúcares e de gerar compostos químicos inibidores do metabolismo das leveduras e de outros microrganismos em fermentações subsequentes requerendo etapas de separação desses compostos antes da utilização do hidrolisado. Nos processos bioquímicos, propõem-se a quebrar dos polissacarídeos do material lignocelulósico em açúcares pelo uso de enzimas fibrolíticas, o qual é vantajoso em relação aos demais em função de especificidade e ausência de produtos secundários. Esta via é focada no presente projeto, na qual o grupo tem trabalhado nos últimos 13 anos. Entretanto, a eficiência da hidrólise enzimática do bagaço in natura não tem sido muito estimulante visto que inúmeras barreiras físicas e bioquímicas se interpõem no processo e precisam ser investigadas e resolvidas. O aumento da eficiência do acesso das enzimas aos seus substratos é um obstáculo que se pretende transpor na presente proposta por meio da incorporação de pré-tratamentos físicos das fibras, com o intuito de desorganizar a estrutura da parede celular facilitando a exposição dos polissacarídeos às enzimas, além da busca do entendimento da recalcitrância do bagaço aos diferentes sistemas de hidrólise por meio de análises químicas, microscópicas e ultraestruturais. Estudos sobre seleção de microrganismos degradadores de fibras lignocelulósicas, projetos e construção de biorreatores, monitoramento, modelagem e controle das condições dos processos fermentativos, processos de hidrólise física, química e/ou enzimática, caracterização química do hidrolisado, são muito importantes para o processo de uma forma geral, os quais são fortemente inter-relacionados e devem ser abordados obrigatoriamente de forma conjunta quando se visa o processo industrial com alto rendimento e baixo custo. É nesse contexto que o presente projeto está sendo apresentado, com a participação e colaboração interdepartamental, inter-institucional e internacional envolvendo pesquisadores experientes de diferentes especialidades desenvolvendo pesquisas integradas com numa ação coordenada e sinergística de forma a maximizar a compreensão do processo e a chance de sucesso na sacarificação do bagaço de cana. (AU)