Resumo da notícia
- Enzima ASD, encontrada nas raízes da cana-de-açúcar, aumentou em até seis vezes a liberação de açúcares do bagaço, potencializando a produção de etanol de segunda geração.
- Pesquisa da USP revelou que a cana forma aerênquimas nas raízes, estruturas que degradam parte da parede celular e possibilitaram a descoberta da enzima que facilita a quebra da biomassa.
- Estudo de 17 anos identificou milhares de genes ligados à remodelação da parede celular, abrindo caminho para o uso de enzimas naturais da cana na indústria de biocombustíveis.
Uma enzima encontrada nas raízes da cana-de-açúcar aumentou em até seis vezes a liberação de açúcares do bagaço durante testes de laboratório. O resultado pode, assim, melhorar o aproveitamento da biomassa e abrir novas possibilidades para a produção de etanol de segunda geração.
Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) identificaram a enzima enquanto investigavam como a cana modifica as paredes das células de suas raízes. Nesse processo, a equipe também buscou entender os mecanismos que permitem à planta formar estruturas conhecidas como aerênquimas.
Essas estruturas criam canais de ar dentro das raízes e ajudam a planta a sobreviver em condições de baixa disponibilidade de oxigênio. Para formá-las, porém, a cana precisa modificar e degradar parte das paredes celulares.
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Foi justamente esse mecanismo natural que levou os pesquisadores a procurar enzimas capazes de alterar a estrutura da biomassa vegetal.
Enzima facilita a liberação de açúcares
Os pesquisadores identificaram a enzima ASD, sigla para α-L-arabinofuranosidase. A molécula atua sobre componentes da parede celular e, dessa maneira, pode facilitar o acesso aos carboidratos presentes no material vegetal.
Para avaliar esse potencial, a equipe produziu a enzima em laboratório e adicionou a molécula a um coquetel enzimático comercial.
O resultado chamou atenção. Com a combinação, os pesquisadores conseguiram aumentar em até seis vezes a liberação de açúcares durante a sacarificação do bagaço da cana.
Esse resultado é importante porque a estrutura lignocelulósica do bagaço dificulta o acesso às moléculas de açúcar. Por isso, a indústria utiliza enzimas para quebrar componentes da parede celular e liberar os açúcares que podem alimentar diferentes processos.
Assim, uma enzima produzida pela própria cana pode ajudar a tornar essa etapa mais eficiente.
Pesquisa começou há 17 anos
A descoberta resulta de um trabalho desenvolvido pelo Laboratório de Fisiologia Ecológica de Plantas (Lafieco), do Instituto de Biociências da USP.
Ao longo de aproximadamente 17 anos, os pesquisadores estudaram a estrutura e a composição das paredes celulares da cana. Primeiro, a equipe buscou entender como a planta forma os aerênquimas nas raízes.
Para isso, os cientistas acompanharam diferentes etapas do desenvolvimento dessas estruturas e analisaram os genes envolvidos na remodelação da parede celular.
Em um dos experimentos, os pesquisadores utilizaram a cultivar SP80-3280. Eles dividiram as raízes em segmentos e, depois, compararam regiões com diferentes níveis de formação de aerênquima.
A análise identificou mais de 32 mil genes ativos. Desse total, cerca de 5 mil apresentaram relação com a parede celular.
A partir desses dados, a equipe selecionou genes associados à produção de enzimas capazes de modificar ou degradar componentes da estrutura vegetal.
Cana pode fornecer novas enzimas
A ASD não foi a única molécula identificada durante o trabalho. Os pesquisadores também encontraram outra enzima considerada promissora por atuar sobre as pectinas, substâncias que ajudam a manter as células vegetais unidas.
Quando essas estruturas sofrem alterações, as células podem se separar com mais facilidade. Com isso, outras enzimas conseguem acessar melhor os componentes da biomassa.
Além disso, a equipe identificou cerca de 530 sequências genéticas e classes de enzimas na cana. Esse levantamento indica que a planta ainda pode oferecer outras moléculas de interesse para o processamento da biomassa.
Nesse sentido, os pesquisadores também trabalham com o conceito de “cana papaia”. A estratégia busca aproveitar mecanismos naturais de amolecimento e separação celular para facilitar a desconstrução da planta.
Tecnologia pode favorecer etanol de segunda geração
O resultado com a ASD ainda não significa que a tecnologia esteja pronta para aplicação industrial. Antes disso, os pesquisadores precisam realizar novos testes para avaliar o desempenho da enzima em diferentes condições e verificar sua viabilidade em processos de maior escala.
Mesmo assim, o resultado aponta um caminho promissor.
A partir dos resultados, a equipe pretende desenvolver um coquetel enzimático de origem vegetal capaz de atuar de maneira mais eficiente sobre a biomassa da cana.
Essa estratégia pode contribuir para melhorar a conversão do bagaço em açúcares. Posteriormente, esses açúcares podem alimentar processos destinados à produção de etanol de segunda geração, que utiliza materiais lignocelulósicos como matéria-prima.
Além do etanol, o maior aproveitamento da biomassa pode ampliar as possibilidades de uso de um dos principais resíduos gerados pelo processamento da cana.
Dessa forma, a descoberta mostra que mecanismos naturais da própria planta podem ajudar a desenvolver novas formas de aproveitar o bagaço. Ao mesmo tempo, a pesquisa reforça o potencial da cana como fonte não apenas de açúcar e etanol convencional, mas também de novas soluções para a bioenergia.
Por: Karina Ninni | Revista FAPESP