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  • Descoberta de enzima brasileira pode revolucionar produção de bioenergia

    Descoberta de enzima brasileira pode revolucionar produção de bioenergia

    Uma nova enzima descoberta em solo brasileiro pode transformar a produção de bioenergia. Em geral, o biocatalisador, identificado por pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), acelera a degradação da celulose, etapa essencial para a obtenção de biocombustíveis e bioquímicos. Pesquisadores do CNPEM desenvolveram o estudo em parceria com instituições da França e Dinamarca e o publicaram na revista Nature em 12 de fevereiro.

    A enzima, chamada CelOCE (Cellulose Oxidative Cleaving Enzyme), foi encontrada no material genético de bactérias presentes em resíduos de biomassa. Em resumo, o seu mecanismo inovador permite gerar seu próprio co-substrato, tornando a desconstrução da biomassa vegetal mais eficiente.

    Maior eficiência e impacto na indústria

    Testes realizados pelo CNPEM mostraram que, ao ser combinada com enzimas industriais, a CelOCE aumentou em até 21% a liberação de glicose a partir de resíduos vegetais. Ou seja, essa melhoria pode elevar a produtividade e reduzir desperdícios no setor. Segundo a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), o Brasil produziu 43 bilhões de litros de etanol em 2023. Portanto, com essa nova tecnologia, a produção pode crescer sem expandir a área cultivada, aproveitando melhor resíduos como bagaço de cana e palha de milho.

    “Essa descoberta muda o paradigma da degradação da celulose e pode revolucionar as biorrefinarias”, afirma Mario Murakami, pesquisador do CNPEM e líder do estudo. “A CelOCE abre caminho para novas rotas de produção de bioenergia, bioquímicos e biomateriais, reforçando a economia de baixo carbono e circular.”

    Inovação científica e aplicação industrial

    A pesquisa envolveu técnicas avançadas, como cristalografia por raios-X no Sirius, acelerador de partículas brasileiro, e engenharia genética com CRISPR-Cas9. Segundo Antonio José Roque da Silva, diretor-geral do CNPEM, a combinação dessas tecnologias foi essencial para desvendar o mecanismo inédito da CelOCE. “Esse trabalho ilustra o impacto da integração entre diferentes áreas científicas no CNPEM”, destaca.

    Além da aplicação na produção de bioenergia, a CelOCE, com sua estrutura minimalista de apenas 115 aminoácidos, pode abrir caminho para o desenvolvimento de enzimas sintéticas e até soluções para reciclagem de plásticos.

    Os pesquisadores já depositaram a patente da enzima e o processo de licenciamento está em andamento. Ou seja, o uso industrial pode começar entre um e quatro anos, dependendo da tecnologia aplicada.

    Sobre o CNPEM

    O CNPEM é uma organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). Com laboratórios de ponta, atua nas áreas de saúde, energia, materiais renováveis e sustentabilidade. Além de operar o Sirius, maior equipamento científico do Brasil, o centro desenvolve o Projeto Orion, dedicado a pesquisas avançadas em patógenos. Em resumo, suas atividades incluem os Laboratórios Nacionais de Luz Síncrotron (LNLS), Biociências (LNBio), Nanotecnologia (LNNano) e Biorrenováveis (LNBR), além da Ilum Escola de Ciência, um curso de bacharelado em Ciência e Tecnologia apoiado pelo Ministério da Educação (MEC).

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  • Enzima transforma óleo de milho em biocombustível para aviação

    Enzima transforma óleo de milho em biocombustível para aviação

    Um estudo inovador conduzido pelo Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), localizado em Campinas (SP), revelou uma nova forma de converter o óleo de destilação do etanol de milho (DCO) em combustíveis renováveis, como bioquerosene para aviação e diesel verde. A pesquisa, publicada na prestigiosa revista Nature Communications, detalha a estrutura e o funcionamento de uma enzima capaz de transformar o DCO em hidrocarbonetos similares aos obtidos nas refinarias de petróleo.

    A enzima identificada pelo Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR), do CNPEM, destaca-se por sua alta eficiência e resistência a temperaturas elevadas, permitindo sua aplicação direta no processamento do DCO. Esse coproduto da produção de etanol de milho, até então subaproveitado, poderá assumir um papel estratégico na indústria de combustíveis sustentáveis.

    A atuação da enzima no DCO resulta na descarboxilação do material, removendo o oxigênio dos ácidos graxos e gerando compostos muito semelhantes aos obtidos no refino do petróleo. Além do uso como combustível, esses compostos podem ser aplicados na fabricação de plásticos, cosméticos e outros produtos industriais.

    Impacto no mercado e sustentabilidade

    O Brasil produziu, em 2023, aproximadamente 145.700 toneladas de DCO, que poderiam ser convertidas em biocombustíveis sustentáveis. No cenário global, estima-se que a produção de DCO chegue a 4,3 milhões de toneladas anuais. O CNPEM é pioneiro no desenvolvimento de tecnologias que permitem o aproveitamento dessa matéria-prima na geração de hidrocarbonetos sustentáveis por meio de processos enzimáticos.

    A descoberta também tem implicações econômicas e ambientais significativas. A indústria do etanol de milho no Brasil, em expansão especialmente no Centro-Oeste, poderá agregar mais valor à sua cadeia produtiva. E transformar o óleo residual em combustível para transporte de longas distâncias. Essa inovação fortalece o conceito de circularidade no setor, reduzindo desperdícios e aumentando a eficiência da produção de biocombustíveis.

    Avanços científicos e tecnológicos

    A elucidação da estrutura atômica da enzima foi possível graças à cristalografia de proteínas realizada na linha de luz Manacá, do Sirius, acelerador de partículas de quarta geração operado pelo CNPEM. Esse equipamento é um dos mais avançados do mundo e permite a análise detalhada de biomoléculas em escala atômica.

    “O grande desafio era encontrar uma enzima que pudesse trabalhar diretamente com materiais brutos e variados, como subprodutos industriais. Não só identificamos essa enzima, mas também elucidamos completamente seu modo de ação, compreendendo as características que a tornam extremamente eficiente para atuar no DCO”, afirma Letícia Zanphorlin, pesquisadora do CNPEM e líder do estudo.

    Apoio industrial

    O projeto, financiado pela Sinochen, incorporada pela PRIO – a maior empresa independente de óleo e gás do Brasil –, recebeu apoio da Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii) e um investimento de cerca de R$ 10 milhões em Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (P&D&I).

    “A indústria do etanol de milho está crescendo rapidamente no Brasil. Eessa tecnologia abre uma oportunidade única para transformar subprodutos em produtos de alto valor agregado”, destaca Letícia Zanphorlin. O próximo desafio é ampliar a escala de produção e buscar novas aplicações comerciais para a tecnologia.

    Eduardo Couto, diretor do LNBR, ressalta o compromisso do CNPEM com soluções sustentáveis. “Nosso foco é desenvolver tecnologias que não apenas reduzam as emissões de gases de efeito estufa. Mas também promovam o uso eficiente dos recursos naturais e a preservação dos ecossistemas.”

    Além do DCO, outras matérias-primas renováveis, como os óleos de babaçu e macaúba, também estão no radar da pesquisa. Assim, ampliando as possibilidades para a produção de biocombustíveis sustentáveis e promovendo novas alternativas energéticas alinhadas à transição para uma economia de baixo carbono.

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