Açúcar ganha nova rota para produção de químicos renováveis

O açúcar pode ganhar novas aplicações além da produção de alimentos, etanol e outros derivados tradicionais da cana. Uma pesquisa desenvolvida pela Embrapa Agroenergia identificou uma rota biotecnológica capaz de utilizar açúcares como matéria-prima para a produção de compostos químicos de maior valor agregado, abrindo espaço para aplicações em setores como farmacêutico, cosmético, agrícola e de materiais.

O trabalho utilizou leveduras modificadas geneticamente para converter açúcares em ácido p-hidroxibenzoico (PHBA), uma molécula que serve de precursor para a fabricação de polímeros, fármacos, cosméticos e insumos agrícolas.

A pesquisa foi conduzida pela cientista da Embrapa Agroenergia Patrícia Abdelnur durante 18 meses no Centro Helmholtz de Pesquisa Ambiental (UFZ), na Alemanha. A estratégia combinou diferentes técnicas de análise molecular para entender como a levedura utiliza o açúcar dentro de suas células e identificar os pontos que limitam a produção do composto de interesse.

Nos testes realizados em biorreatores de laboratório, os pesquisadores conseguiram direcionar a rota metabólica de uma linhagem modificada da levedura Saccharomyces cerevisiae para a produção do PHBA.

Para chegar a esse resultado, o estudo utilizou a análise de fluxo metabólico com carbono marcado, técnica que permite acompanhar o caminho percorrido pelo carbono dentro do metabolismo do microrganismo. O trabalho também reuniu informações sobre mais de 28 mil metabólitos e aproximadamente 1.700 proteínas.

Açúcar como plataforma para produtos de maior valor

A possibilidade de transformar açúcares em moléculas utilizadas pela indústria amplia o potencial da matéria-prima dentro da bioeconomia. Em vez de limitar o uso do açúcar à produção de produtos tradicionais, a estratégia busca transformá-lo em uma plataforma para a fabricação de compostos químicos que atualmente podem ter origem fóssil.

Segundo Patrícia Abdelnur, identificar os pontos de limitação da rota metabólica é fundamental para reduzir perdas e aumentar a eficiência do processo.

"Desenvolver novos produtos de base renovável para substituir combustíveis fósseis é um dos grandes desafios atuais e a integração das ciências ômicas impulsiona esse desenvolvimento", afirma a pesquisadora.

Durante os experimentos, a equipe também precisou ajustar as condições de fermentação. A concentração de glicose no meio de cultivo, por exemplo, foi reduzida de 20 para 10 gramas por litro, uma mudança que ajudou a viabilizar os testes com marcadores isotópicos.

A pesquisa ainda está em fase experimental e não representa, neste momento, uma nova rota comercial para a produção de açúcar ou derivados. O avanço está na identificação dos mecanismos que podem permitir, futuramente, maior eficiência na transformação de açúcares em produtos químicos de maior valor agregado.

Potencial para a indústria de base biológica

A tecnologia também poderá ser utilizada na busca por novos microrganismos capazes de produzir diferentes compostos a partir de matérias-primas renováveis. A Embrapa mantém um banco com mais de 20 mil ativos de microrganismos da biodiversidade brasileira, que poderá ser explorado com a mesma abordagem.

A expectativa é identificar cepas com potencial para produzir bioinsumos, ingredientes funcionais, compostos aromáticos e outras moléculas de interesse para a agroindústria.

Para a cadeia sucroenergética, a possibilidade de ampliar o número de produtos obtidos a partir dos açúcares pode representar uma frente adicional de agregação de valor à biomassa. O conceito se aproxima de uma indústria em que o açúcar deixa de ser apenas um produto final e passa a funcionar como matéria-prima para diferentes rotas biotecnológicas.

O trabalho foi desenvolvido em parceria com o grupo liderado pelo pesquisador Jens Olaf Krömer, do Centro Helmholtz de Pesquisa Ambiental, na Alemanha. Segundo a Embrapa, uma nova proposta de pesquisa já foi submetida a uma agência de fomento para aplicar a mesma estratégia na produção de outro bioproduto.
A iniciativa faz parte do projeto "Integração de multiômicas para a produção de bioprodutos a partir de leveduras por rotas biotecnológicas".