UNIVERSIDADE
FEDERAL DE VIÇOSA PROGRAMA DE
PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO
Seminário de tema livre
Título: BIOCOMBUSTÍVEIS NA ERA PÓS-GENÔMICA: PANORÂMICA E
PERSPECTIVAS
Prelecionista: Janaina Aparecida Teixeira
Orientadora: Profª Elza Fernandes de Araújo
Co-orientadores: Profa Marisa Vieira de Queiroz
Profa Flávia Maria Lopes Passos
Resumo
O suprimento de energia está na base da
estruturação e da dinâmica operacional da sociedade humana nos seus mais
diversos aspectos, desde o bem-estar individual até o desempenho industrial e
de prestação de serviços. Neste contexto, o petróleo tem tido uma importância
ímpar, sendo responsável pelo fornecimento de um terço da energia primária
consumida no planeta (Bon et al., 2008). Contudo, a alta demanda por energia,
fontes instáveis e incertas de petróleo e a mudança climática global, devido a
emissões de poluentes, têm incentivado a busca por fontes alternativas de
energia, que possam eliminar a dependência do uso de combustíveis fósseis para
o transporte e assim diminuir os impactos ambientais. Em resposta, muitos
países têm iniciado extensiva pesquisa com o desenvolvimento de programas voltados
para produção de biocombustíveis, uma fonte de energia sustentável e renovável
que pode providenciar combustível líquido para transporte (Himmel et al.,
2007). Os biocombustíveis atualmente disponíveis no mercado, principalmente
biodiesel e etanol, estão recebendo maior atenção e tem-se a expectativa de que
estes sejam os substitutos do petróleo no futuro. Os avanços biotecnológicos na
era Genômica e nas técnicas moleculares, que permitem a manipulação do DNA, vêm
auxiliando para o melhoramento de plantas que são matéria-prima na produção dos
biocombustíveis, como também na engenharia genética de microrganismos
essenciais no processo de fermentação para produção do etanol.
O etanol produzido a partir de biomassa
lignocelulolítica vem se destacando, uma vez que os materiais lignocelulósicos
são os compostos orgânicos mais abundantes na biosfera, representando 50% da
biomassa terrestre. A produção de etanol a partir de material lignocelulósico resolveria
problemas de cunho ambiental, tais como o acúmulo de resíduos sólidos
provenientes do processamento agroindustrial, que seriam considerados agora
matérias-primas valiosas para produção de combustíveis
ao invés de rejeitos industriais (Bon et al., 2008). No entanto, o processo de
obtenção de etanol a partir desses materiais, ao contrário dos tradicionais
açúcares e amido, possui algumas peculiaridades como o pré-tratamento do
material lignocelulósico para quebra da lignina e exposição da celulose e
hemicelulose ao tratamento enzimático. Estes tratamentos tornam o processo oneroso
e o preço do etanol é estimado vir a ser 2 a 3 vezes mais caro do que o etanol
de açúcares prontamente fermentáveis (Sticklen, 2008).
Visando otimizar os rendimentos e ganhos
de produção do etanol, para que este chegue ao mercado consumidor a um custo
acessível, inúmeras estratégias de modificação genética de plantas e
microrganismos utilizados no processo, vêm sendo realizadas. Uma das soluções
utilizadas é a modificação da quantidade e configuração da lignina, o que
facilitaria a etapa de pré-tratamento; outra alternativa esta sendo a
superexpressão de enzimas da via de biossíntese da celulose e hemicelulose para
com isso aumentar o conteúdo de polissacarídeos
potenciais para a produção de biocombustíveis. Com relação às enzimas
utilizadas na etapa de digestão enzimática da celulose e hemicelulose, estão
sendo realizados modificações nos genes de microrganismos que
são produtores naturais de celulases e hemicelulases, com o intuito de aumentar
a produção e também a estabilidade destas enzimas, para que possam atuar
em condições adstringentes, após os pré-tratamentos químicos. Por último, as
modificações genéticas dos microrganismos que fermentam açúcares simples a
etanol objetivam combinar processos para diminuir os custos de produção, ou
seja, o microrganismo metabolicamente engenheirado será capaz de utilizar tanto
glicose quanto xilose ao mesmo tempo, não sendo necessário utilizar duas
condições e diferentes microrganismos (Stephanopoulos, 2007). Também visa
tornar o microrganismo resistente ao produto gerado (etanol) que é tóxico em
altas concentrações, e assim aumentar o rendimento da produção.
Além da manipulação genética de plantas
e microrganismos utilizados no processo de produção dos biocombustíveis, ainda
se faz necessário avaliar diferentes estratégias para a produção de etanol de
materiais lignocelulolíticos e há muitos outros questionamentos e desafios que
vão além das soluções genéticas e que precisam ser esclarecidos.
Referências Bibliográficas
Bon, E.P.S., Ferrara, M.A., Corvo, M.L. (2008) Enzimas em
biotecnologia: produção, aplicações e mercado. Editora Interciência, p. 241-271.
Stephanopoulos, G. (2007) Challenges
in engineering microbes for biofuels production. Science,
v.315, p. 801-804.
Sticklen, M.B. (2008) Plant genetic
engineering for biofuel production: towards affordable cellulosic ethanol. Nature
Reviews/Genetics, v.9, p. 433-443.
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Orientadora: Prof Elza F. Araújo Estudante:
Janaina A. Teixeira