A busca de biocombustíveis com preços competitivos e que sejam feitos através do direto bio processamento de celulose por micróbios geneticamente modificados é uma meta buscada por muitos envolvidos em tecnologia de ponta de energia renovável.
O desafio tecnológico de reengenheirar ou maximizar a combinação genética de plantas e micro-organismos para a produção de biocombustíveis é enorme.
Nosso grupo e outros cientistas estão usando engenharia do genoma para abrir novos caminhos e possibilidades.
São muitas as direções que estão sendo usadas para que bactérias sejam capazes de produzir hidrocarbonetos complexos com ou sem fermentação.
Sem dúvida, engenharia genética é uma parte vital no desenvolvimento de novas fontes de biocombustíveis.
Recentemente, uma equipe de cientistas da Califórnia conseguiu produzir pela primeira vez isobutanol diretamente da celulose. Isto representa um avanço super importante na corrida por biocombustíveis que tenham preço e densidade energética igual ou próximo aos de origem petrolífera.
Pelo lado dos biocombustíveis, etanol tem somente 65% do poder energético da gasolina, o butanol 85%, mas o isobutanol tem quase 100%. Além disto, ao contrário do etanol, isobutanol podem ser misturado em qualquer proporção à gasolina e deve eliminar a necessidade de infraestrutura dedicada em tanques ou veículos.
Isto é, o isobutanol pode ser usado diretamente nos motores atuais, sem nenhuma modificação.
Em comparação ao etanol, álcoois superiores,como o isobutanol, são considerados melhores candidatos para a substituição da gasolina, porque eles têm uma densidade de energia que está muito mais próximo ao da gasolina.
Embora a biomassa celulósica como a da palha do milho e da switchgrass (uma gramínea nativa das planícies americana) são abundantes e baratas, este tipo de biomassa é muito mais difícil de utilizar do que grãos de milho e da cana-de-açúcar. Isto decorre da grande resistência ou defesas naturais das plantas a ser bioquimicamente processada..
Somando-se a complexidade, temos as várias etapas que envolve a produção de biocombustíveis tais como – pré-tratamento, tratamento enzimático, fermentação e destilação – o que torna o processo mais caro do que um método que combina a utilização da biomassa e da fermentação de açúcares para produzir biocombustíveis em um único processo.
Para fazer a conversão possível a equipe de pesquisadores teve de desenvolver uma linhagem de Clostridium cellulolyticum (um micróbio que decomponhe a celulose) que pudesse sintetizar isobutanol diretamente da celulose. Ou seja a construção de uma rota sintética para a produção de isobutanol.
Embora algumas espécies de Clostridium produzam butanol, estes organismos geralmente não digerem a celulose diretamente.
Outras espécies de Clostridium digerem a celulose, mas não produzem butanol. Ou seja até agora não havia sido descoberto ou inventada nenhuma espécies que produzissem isobutanol, um isômero do butanol.
Na natureza, havia um vácuo de micro-organismos que possuíssem todas as características necessárias para o bioprocessamento direto de celulose em isobutanol. Logo, a equipe teve de reengenharar uma nova raça com esta finalidade.
E a escolha foi o Clostridium cellulolyticum, o qual foi identificado e originalmente isolado em grama deteriorada. Os pesquisadores escolheram esta espécie por sua capacidade celulolítica e probabilidade de produzir álcool com densidade energética maior do que o etanol.
Sendo assim, o Clostridium cellulolyticum que já tinha um genoma sequenciado disponível foi geneticamente modificado para produzir isobutanol de celulose. O que envolveu o uso da técnica chamada de manipulação genética de microrganismos para bioprocessamento consolidado.
Assim, foi finalmente obtido uma raça de Clostridium cellulolyticum que tem a capacidade de bioprocessar celulose diretamente em isobutanol. A etapa seguinte é partir para produção piloto e em larga escala. Vamos ver.
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