05/Aug/2026

Pesquisadoras da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), em parceria com instituições dos Estados Unidos, desenvolveram uma modificação genética em bactérias capaz de elevar em até 30% o rendimento da produção de bioetanol de segunda geração (2G). A tecnologia utiliza uma rota alternativa de fermentação baseada em bactérias geneticamente modificadas e foi protegida por pedido de patente, com licenciamento para a empresa norte-americana Terragia Biofuel, que pretende avançar os testes em escala ampliada. O desenvolvimento integra uma pesquisa de doutorado realizada no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) da Unicamp, dentro de um acordo de pesquisa, desenvolvimento e inovação (PD&I) envolvendo a universidade, o Dartmouth College, nos Estados Unidos, e a empresa licenciada. O projeto faz parte do Advanced Second Generation Biofuel Laboratory (A2G), laboratório financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), por meio do programa São Paulo Excellence Chair (SPEC).

O etanol de segunda geração apresenta potencial para contribuir para a redução das emissões de gases de efeito estufa e para ampliar a produção de combustíveis sustentáveis, incluindo aplicações futuras em combustíveis de aviação e produtos químicos de base biológica. Entretanto, o custo de produção ainda supera o do etanol de primeira geração e dos combustíveis fósseis, principalmente em razão das etapas necessárias para conversão da biomassa. O processo convencional utiliza resíduos agrícolas, como bagaço e palha de cana-de-açúcar, submetidos a tratamentos termoquímicos em altas temperaturas e aplicação de enzimas hidrolíticas para decompor a hemicelulose e converter a celulose em glicose. Essas etapas elevam os custos industriais e limitam a competitividade do etanol 2G. A nova abordagem utiliza o conceito de Consolidated Bioprocessing (CBP), ou Bioprocessamento Consolidado, no qual microrganismos realizam simultaneamente a desconstrução da biomassa lignocelulósica e a fermentação, reduzindo a necessidade de etapas intermediárias.

A estratégia substitui as leveduras tradicionais por bactérias anaeróbias termofílicas capazes de atuar diretamente sobre a biomassa. O estudo teve como base a bactéria Clostridium thermocellum, conhecida pela elevada capacidade de degradação da celulose, mas com baixa produção natural de etanol. Para superar essa limitação, os pesquisadores utilizaram também a bactéria Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, microrganismo com maior capacidade de produção de etanol, porém com menor eficiência na degradação da biomassa. A pesquisa identificou proteínas-chave relacionadas ao metabolismo da bactéria com maior desempenho fermentativo e transferiu os genes responsáveis por essas características para a bactéria utilizada no processo CBP. A modificação genética permitiu elevar significativamente a produção de etanol ao combinar características complementares dos dois microrganismos. O avanço científico está relacionado ao papel da enzima hidrogenase HfsD no equilíbrio metabólico da célula.

Diferentemente da hipótese tradicional de que a produção de hidrogênio competiria com a formação de etanol, os pesquisadores identificaram que essa enzima auxilia na reciclagem de elétrons e na geração do cofator NADPH, necessário para a etapa final da produção do biocombustível. A nova hipótese, denominada redox balance via hydrogen cycling, indica que o equilíbrio entre hidrogênio, elétrons e cofatores metabólicos é um fator determinante para aumentar a eficiência das bactérias fermentadoras de biomassa. O estudo também demonstrou que o controle desses mecanismos pode ser mais importante do que apenas acelerar reações individuais ou eliminar rotas metabólicas concorrentes. Nos testes realizados em escala de bancada, as linhagens modificadas apresentaram aumento de rendimento de até quase 30% em comparação com bactérias não modificadas.

Uma das linhagens desenvolvidas, denominada A2G-0053, elevou o rendimento de 59,8% para 88,5% do máximo teórico após a inserção da hidrogenase-chave. A tecnologia foi avaliada inicialmente para produção de etanol a partir do bagaço de cana-de-açúcar, mas também apresenta potencial de aplicação em outros substratos, como agave, palha de milho e folhas de eucalipto. Apesar dos resultados obtidos, a tecnologia ainda depende de novas etapas de validação antes da aplicação industrial. Entre os desafios estão a definição do limite de produção antes que o próprio etanol passe a inibir a atividade bacteriana, a avaliação da competitividade da linhagem modificada em ambientes industriais com presença de outros microrganismos e a realização de testes em biorreatores de maior escala. A próxima fase do projeto será conduzida pela Terragia Biofuel, responsável pelo licenciamento da tecnologia, com foco no escalonamento industrial e na verificação da manutenção do desempenho observado nos experimentos de bancada. Fonte: Jornal da Cana. Adaptado por Cogo Inteligência em Agronegócio.