Tecnologia desenvolvida pelo IAC em Ribeirão Preto aumenta a produção de biomassa, reduz a lignina e melhora a conversão da matéria-prima em biocombustíveis avançados
O Instituto Agronômico (IAC) obteve a patente de uma ferramenta biotecnológica capaz de aumentar a produção de biomassa vegetal e modificar sua composição, tornando-a mais adequada aos processos industriais de conversão em biocombustíveis avançados. Desenvolvida ao longo de cerca de duas décadas de pesquisas conduzidas pelo Laboratório de Biotecnologia da Divisão Avançada de Pesquisa e Desenvolvimento de Cana do IAC, em Ribeirão Preto (SP), a tecnologia representa um avanço para a produção de etanol de segunda geração (E2G), combustíveis sustentáveis de aviação (SAF), bioquímicos e outros produtos da bioeconomia.
A patente, intitulada “Cassete de superexpressão do gene Shine para produção de plantas com aumento de biomassa e alteração da mesma, seus usos e métodos”, é resultado de estudos voltados à compreensão dos mecanismos genéticos envolvidos na formação da parede celular da cana energia e da cana-de-açúcar, com foco no desenvolvimento de estratégias capazes de ampliar o aproveitamento da biomassa para a produção de energia renovável.
Segundo a pesquisadora do IAC e inventora da patente, Silvana Aparecida Creste Dias de Souza, os resultados demonstraram que é possível aumentar a produção de biomassa e, simultaneamente, torná-la mais acessível aos processos industriais de conversão.
“Essa combinação é particularmente interessante para a produção de etanol celulósico, combustíveis sustentáveis de aviação (SAF), bioquímicos e outros produtos da bioeconomia”, afirma.
Para a pesquisadora, a patente fortalece a estratégia institucional do IAC de transformar resultados científicos em tecnologias aplicáveis aos setores produtivos, contribuindo para a competitividade da agricultura brasileira e para o desenvolvimento de uma economia de baixo carbono baseada em recursos renováveis.
Como a tecnologia funciona
A tecnologia utiliza a superexpressão do gene SHINE, um fator de transcrição que regula processos relacionados ao crescimento vegetal e à composição da parede celular.
De acordo com o IAC, os estudos demonstraram que a expressão desse gene promove simultaneamente o aumento da produção de biomassa, a redução dos teores de lignina e maior eficiência da sacarificação, etapa responsável pela conversão da biomassa em açúcares fermentáveis.
Essas características são consideradas estratégicas para a produção de etanol de segunda geração, obtido a partir da fração lignocelulósica da cana-de-açúcar, como bagaço e palha. Diferentemente do etanol convencional, produzido a partir dos açúcares presentes no caldo da cana, o E2G depende da quebra da parede celular vegetal para liberar os açúcares estruturais presentes na celulose e hemicelulose.
Um dos principais desafios desse processo é justamente a presença da lignina, componente que confere rigidez à planta e dificulta o acesso das enzimas à celulose e à hemicelulose durante o processamento industrial.
“Nosso objetivo foi desenvolver uma tecnologia capaz de atuar simultaneamente em dois gargalos importantes da produção de etanol de segunda geração: aumentar a disponibilidade de biomassa e melhorar sua conversão em açúcares fermentáveis”, explica Silvana Creste.
Segundo a pesquisadora, os resultados demonstraram que o gene Shine possui elevado potencial para aplicações em culturas energéticas, justamente por atuar nos dois pontos considerados críticos para a expansão dos biocombustíveis avançados.
Ganhos comprovados em campo
Além dos resultados obtidos em laboratório, a tecnologia também foi avaliada em condições reais de cultivo.
Nos últimos anos, eventos transgênicos desenvolvidos com a tecnologia Shine foram testados em campo em duas variedades de cana-de-açúcar desenvolvidas pelo Instituto Agronômico: a IACSP01-5503 e a IACSP02-1064.
Os experimentos foram conduzidos ao longo de dois ciclos agrícolas e demonstraram ganhos consistentes na produção de biomassa seca por hectare. Os resultados também apontaram aumento da produção de açúcar por área cultivada.
Segundo o IAC, os dados indicam que a tecnologia não apenas favorece o aproveitamento da biomassa para a produção de etanol celulósico, mas também pode contribuir para elevar a produtividade agrícola e energética da cultura.
“Esses dados indicam que a tecnologia não apenas favorece o aproveitamento da biomassa para etanol celulósico, mas também pode contribuir para o aumento da produção de açúcar e de energia por unidade de área cultivada”, destaca a pesquisadora.
O resultado é considerado relevante porque amplia as possibilidades de utilização da tecnologia dentro do setor sucroenergético, agregando benefícios tanto para a produção de biocombustíveis avançados quanto para a produção tradicional de açúcar e energia.
Potencial para novas plataformas de melhoramento
Além do potencial para a indústria de biocombustíveis, o IAC avalia que a tecnologia poderá ser incorporada futuramente a novas plataformas de melhoramento genético e engenharia de plantas.
A expectativa é que a ferramenta possa ser combinada com outras características agronômicas de interesse, como resistência a pragas, tolerância a herbicidas e adaptação a condições ambientais adversas.
A tecnologia surgiu a partir de estudos de genômica funcional voltados à identificação de genes capazes de alterar características estruturais da planta sem comprometer seu desenvolvimento.
Embora tenha sido inicialmente concebida para aumentar a eficiência da produção de etanol de segunda geração, as avaliações realizadas em campo revelaram um benefício adicional considerado de grande relevância para o setor: o aumento expressivo da produtividade agrícola.
Em um momento em que a indústria sucroenergética busca ampliar a produção de combustíveis renováveis e atender à crescente demanda por soluções de baixo carbono, tecnologias capazes de aumentar simultaneamente a disponibilidade de biomassa e a eficiência de conversão ganham importância estratégica para a expansão do E2G, do SAF e de outros produtos derivados da biomassa da cana.
Além de Silvana Aparecida Creste Dias de Souza, a equipe de inventores reúne Alexandre Palma Boer Martins, Michael dos Santos Brito, Paula Macedo Nóbile e Natália Gonçalves Takahashi. O trabalho contou com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes).
Com informações do IAC
