Análise sistêmica, engenharia metabólica e avaliação econômica da utilização de hidrolisados hemicelulósicos em bioprocessos

Resumo

Este projeto está relacionado com a produção de biocombustíveis e biopolímeros a partir de resíduos lignocelulósicos. Dentre os açúcares que compõem a lignocelulose, a xilose, presente na hemicelulose, é recuperada mais facilmente e com melhores rendimentos do que a glicose celulósica. Dessa maneira, o objetivo deste trabalho é aumentar a eficiência (rendimento e produtividade) de bioprocessos utilizando a fração hemicelulósica da biomassa. Serão utilizadas duas linhagens tolerantes aos compostos inibitórios presentes no hidrolisado hemicelulósico: a linhagem etanologênica, Escherichia coli KO11 e a linhagem produtora de polihidroxialcanoatos (PHA), Burkholderia sp. F24. Esta pesquisa aborda aspectos fundamentais para o melhoramento de microrganismos buscando atingir níveis de rendimentos e produtividades necessários para aplicação comercial de biocombustíveis e bioplásticos a partir de hidrolisados hemicelulósicos. Para isso, propõem-se as seguintes estratégias: (i) construção de modelos in silico de base genômica do metabolismo de xilose; (ii) através de análise dos modelos irá se propor uma estratégia de engenharia metabólica visando o redirecionamento dos fluxos metabólicos e conseqüente aumento de rendimento e produtividade do bioproduto. (iii) Serão aplicadas também técnicas de eco-biotecnologia, como cultivos de engenharia evolutiva e alimentação aeróbia dinâmica, para se obter linhagens com melhores desempenhos (esta atividade será desenvolvida em cooperação com a Dra Maria Reis do Depto de Química da Universidade Nova Lisboa), (iv) As melhores linhagens obtidas neste trabalho serão utilizadas em experimentos em cultivos em batelada alimentada a fim de se obter altas densidades celulares. Em algumas destas etapas o hidrolisado poderá ser obtido em colaboração com o Dr. A. Aprigio (Inst. Físico-Quimica da USP São Carlos) (v) A partir dos valores de rendimento e produtividades alcançados neste trabalho será realizada uma avaliação econômica preliminar da produção de PHB utilizando hidrolisado hemicelulósico integrada a uma biorrefinaria de cana-de-açúcar, para verificar o potencial econômico desta tecnologia. (AU)