“Super enzima” de bactéria pode transformar resíduos em biocombustível

Pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) divulgam nesta quinta-feira (13), na revista Nature, o processo e potencial de um biocatalisador isolado a partir de bactérias do solo brasileiro, chamado de CelOCE (do inglês, Cellulose Oxidative Cleaving Enzyme).

As amostras são de áreas normalmente cobertas por bagaço de cana-de-açúcar, e as bactérias analisadas não tiveram uma “fase de laboratório” de seleção e criação. A pesquisa foi desde a bioprospeção, quando se encontraram os microorganismos com potencial, até a produção da enzima em escala industrial, na planta-piloto do CNPEM. A enzima já teve seu pedido de registro de patente depositado e está em licenciamento para uso industrial. O uso no setor produtivo pode começar entre um e quatro anos após o licenciamento, dependendo da tecnologia aplicada em seu desenvolvimento.

Encontrar as bactérias não foi um acidente, mas parte dos resultados do programa de mapeamento genético da vida microbiana da biodiversidade brasileira, realizado pelo CNPEM com parceiros nacionais e internacionais, como o que isolou compostos com potencial para uso médico em bactérias de uma unidade de conservação na Amazônia. Essa descoberta teve parcerias com o Instituto Nacional de Pesquisa para Agricultura, Alimentos e Meio Ambiente da França (INRAE, da Universidade Aix Marseille), e com a Universidade Técnica da Dinamarca (DTU).

O “caminho” para chegar a ela também pode ser testado em outras condições e indicar compostos com potencial para a reciclagem em petroquímicos e plásticos. É quase como espionar as bactérias e copiar suas soluções.

Pequenas enzimas

A CelOCE é uma enzima muito pequena, composta por 115 aminoácidos, o que a torna mais simples de alterar em laboratório do que o tipo de enzima usada atualmente. Essa “flexibilidade” é um dos motivos que a faz ser tratada pela equipe do CNPEM como um avanço, com potencial de mudar a cadeia de produção baseada em biomassa, e pode ser usada em combustíveis, em produtos obtidos por petroquímicos, como plásticos, ácidos orgânicos e outras moléculas. Dados sob condições industriais mostraram que, ao ser usada junto com enzimas já utilizadas na indústria, a CelOCE aumentou em até 21% a quantidade de glicose liberada a partir de resíduos vegetais.

Ela funciona acelerando a quebra da celulose por desconstrução, etapa necessária para produzir energia no processo de construção de bioquímicos. "Essa descoberta muda o paradigma da degradação da celulose na natureza e tem o potencial de revolucionar as biorrefinarias", explicou o pesquisador do CNPEM Mario Murakami, responsável por liderar os estudos.

“A pesquisa foi motivada para elucidar a matéria escura metagenômica, que são os genes de função desconhecida de microrganismos inéditos e não cultiváveis em laboratório. Mais de 90% da vida microbiana ainda são desconhecidos e podem conter informações capazes de mudar nosso entendimento sobre muitos processos na natureza, assim como a degradação da celulose, que foi a descoberta nesse trabalho.

O entendimento da ação da enzima sobre a celulose foi possível graças a todo o parque de equipamentos e ao elenco de pesquisadores do CNPEM, permitindo a elucidação da estrutura tridimensional e o mecanismo de reconhecimento das fibras de celulose. Seu mecanismo único, baseado na bioquímica redox, leva a ganhos superiores ao que se conhece no estado-da-arte”, finaliza Murakami.