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.

Himmel, M.E., Ding, S., Johnson, D.K., Adney, W.S., Nimlos, M.R., Brady, J.W., Foust, T.D. (2007) Biomass recalcitrance: engineering plants and enzymes for biofuels production. Science, v.315, p. 804-807.

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.

 

 

_________________________                                     ________________________

Orientadora: Prof Elza F. Araújo                                    Estudante: Janaina A. Teixeira