Pesquisa da UFSCar avalia alternativas para aumentar a produção de etanol

Na safra de 2015/2016, a produção brasileira de etanol chegou à marca de cerca de 30,2 milhões de m³, de acordo com a União da Indústria da Cana de Açúcar (Unica). São quase 3 milhões de m³ a mais que a safra anterior. Além de poluir menos que a gasolina, o combustível é opção de cerca de 30% dos consumidores brasileiros. A indústria do etanol cresce no País e alternativas que aumentem a produção do combustível são importantes para as 393 usinas brasileiras autorizadas para a produção de etanol pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP).

O Laboratório de Bioquímica e Genética Aplicada (LBGA) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) vem realizando, desde 2009, pesquisas que envolvem a identificação de leveduras para transformar o açúcar em etanol de forma mais eficiente. O LBGA está localizado no Departamento de Genética e Evolução (DGE) da UFSCar e tem coordenação do professor Anderson Cunha, do DGE, e conta com a participação do professor Iran Malavazi, também do DGE, e de alunos de graduação e pós-graduação. Em linhas gerais, as leveduras são microrganismos unicelulares responsáveis pelo processo de fermentação para a produção de bebidas, alimentos e de combustíveis.

A pesquisa “Isolamento, caracterização molecular e estudo da expressão gênica em linhagens de Saccharanyces cerevisiae resistentes à alta temperatura e à alta concentração de etanol”, realizada no LBGA e financiada pela Fapesp, tem como foco isolar leveduras que cresçam a temperaturas elevadas (40ºC) e que sejam resistentes a altas concentrações de etanol (maior que 10% de concentração final), mantendo a eficiência fermentativa frente às leveduras usadas tradicionalmente no mercado. A produção do etanol nas usinas ocorre dentro de dornas que contém a mistura do melaço da cana, caldo de cana e as leveduras, responsáveis pela fermentação.

O resultado desse processo, após aproximadamente oito horas, é o mosto fermentado que será encaminhado para destilaria para a produção de etanol. Normalmente, as leveduras adicionadas às dornas no início do processo não permanecem durante toda a fase de produção. “Durante a produção do etanol, é normal que diferentes linhagens de leveduras colonizem a dorna e acabem sobressaindo frente às leveduras iniciais e permanecendo por mais tempo durante o processo. A ideia da pesquisa proposta é se antecipar à essa alteração normal da natureza e inocular as leveduras mais resistentes para evitar muitas oscilações ao longo da safra”, afirma o pesquisador. Ele reforça que a presença de diversas populações de leveduras dentro da dorna podem atrapalhar o processo de produção, “sendo que, em alguns casos, é necessário até parar o processo, descartar a matéria-prima em uso e fazer a limpeza de toda a tubulação da dorna”, afirma Cunha.

As pesquisas do LBGA já levantaram cerca de 220 diferentes linhagens de leveduras, dentre as quais destacam-se algumas que são mais eficientes que as tradicionalmente utilizadas. No entanto, essas linhagens conseguem atuar em uma temperatura de aproximadamente 30ºC e, apesar de mais eficientes, correm o mesmo risco de serem substituídas por leveduras mais adaptadas à dorna durante o processo, causando as oscilações na produção. Os estudos atuais têm buscado encontrar leveduras que consigam crescer em temperaturas mais altas.

“Obter uma fermentação a 40ºC é uma forma de ‘esterilizar’ o processo de produção uma vez que poucas leveduras e bactérias contaminantes crescem nessa temperatura”, diz Cunha. Além disso, conseguir leveduras que resistam a altas temperaturas também diminui a necessidade dos trocadores de calor, que são equipamentos caros que utilizam muita água para manter a temperatura mais baixa dentro da dorna, o que significa uma redução no custo do processo. Em relação à resistência ao etanol, o pesquisador explica que as leveduras normalmente resistem ao etanol, mas quando a concentração do produto chega em torno de 9 a 10%, o etanol passa a ser tóxico para as leveduras que podem morrer e, assim, perdese a função que elas têm de transformar o 45 açúcar em álcool.

O pesquisador diz que nessa situação é necessário equalizar o açúcar colocado no início do processo e convertê-lo, ao máximo, a 10% de etanol para evitar a morte das leveduras. “Se acharmos leveduras mais resistentes ao álcool, será possível aumentar a quantidade de açúcar já no começo do processo e, portanto, produzir mais etanol no mesmo tempo de produção.

O rendimento total vai aumentar, vamos ter mais açúcar e será possível produzir mais etanol no mesmo tempo”, esclarece o docente, reforçando o objetivo de buscar leveduras mais resistentes. Além dessa pesquisa central, outros dois projetos também estão sendo desenvolvidos. Um deles procura identificar leveduras que possam ser usadas na produção de cerveja, uma vez que a indústria brasileira utiliza atualmente apenas leveduras importadas para a fabricação do produto.

Outro estudo pretende encontrar leveduras mais adequadas para a produção do vinho nacional. “Um bom vinho precisa de boas leveduras. Nossa intenção é encontrar leveduras que aumentem a qualidade do vinho brasileiro”, relata Cunha. Parceria com usinas e ações do LBGA O LBGA matém, desde 2010, uma parceria com a Usina São Luiz, instalada na cidade de Ourinhos (SP).

Os estudos têm buscado isolar leveduras mais adequadas às condições ambientais, às matérias-primas e à própria safra da região da Usina, com o objetivo de aumentar a produção do etanol. “Esse ano conseguimos isolar uma linhagem que permaneceu quase a metade da safra. A ideia é que no próximo ano eles iniciem a safra com essa levedura e a nossa expectativa é conseguir produzir mais etanol e ter menos oscilação ao longo do processo”, relata o pesquisador da UFSCar. O LGBA tem projetos em construção com outras três usinas brasileiras para estabelecimento de parcerias.

O Laboratório também realiza análises moleculares e de diversos aspectos das leveduras para que as usinas possam ter linhagens personalizadas de leveduras que auxiliem na manutenção e no incremento da eficiência dos processos produtivos. Além disso, o Laboratório atua com a empresa ICC Brazil que busca por soluções inovadoras visando desempenho, saúde e segurança alimentar.