Biorrefino de hemiceluloses e lignina do bagaço de cana-de-açúcar

Resumo

Nos últimos anos, e apesar dos obstáculos financeiros, o Brasil e o Reino Unido comprometeram-se a descarbonizar as suas economias e a adotar uma economia Net Zero. O governo do Reino Unido publicou a sua estratégia NetZero em 2021, onde a transição tecnológica para descarbonizar a economia do Reino Unido é apresentada. De forma semelhante e com apoio do mercado, o Brasil comprometeu-se a atingir zero emissões líquidas de carbono até 2050. Ambos os países reconhecem o papel da utilização da biomassa na descarbonização, substituindo combustíveis, produtos químicos e materiais à base de petróleo. O governo do Reino Unido definiu o papel que a biomassa pode desempenhar para atingir o zero líquido do documento Estratégia de Biomassa (2023). O Brasil, por outro lado, centrou o uso da biomassa para descarbonizar a sua economia no ecossistema industrial existente construído em torno da valorização da cana-de-açúcar. O Brasil produz cerca de 30% do etanol mundial, permitindo o deslocamento dos combustíveis fósseis em sua matriz energética a ponto que a maior parte da matriz energética seja baseada em energias renováveis. A escala da produção de etanol faz com que o bagaço, a biomassa remanescente após o processamento da cana-de-açúcar, se acumule a uma taxa de 160 mil toneladas/ano. O bagaço representa o caminho mais realista para o etanol de segunda geração (celulósico), que reduziria ainda mais as emissões no setor dos transportes. Por muitos anos o Brasil tem realizado pesquisas para reduzir o custo de transformação do bagaço em etanol. Esses esforços resultaram na única planta produtora de etanol de segunda geração no mundo. Nosso parceiro industrial Raízen (ver carta de apoio) é o líder no setor de biorrefinamento no Brasil e atualmente está comissionando sua primeira planta comercial. Quatro usinas adicionais estão em construção, de um total de 8 usinas nas quais o etanol 2G será comercializado. A Raízen assumiu o compromisso público de construir 20 usinas E2G até 2030. A liderança do Brasil em biorrefinamento levou outros países da região a desenvolver ativamente um setor em energia sustentável. Uma das consequências da operação em larga escala das biorrefinarias é a produção de resíduos que correspondem em escala à grande quantidade de produtos finais que chegam aos mercados. Embora atualmente estes fluxos de resíduos sejam queimados para obtenção de energia, o funcionamento destas biorrefinarias demonstra a necessidade de uma maior valorização dos resíduos, exigindo uma cascata de processos que consolidem a sustentabilidade financeira de toda a biorrefinaria. O desenvolvimento de novos bioprodutos a partir de fluxos de biomassa (açúcares C5 e lignina) agregaria valor à indústria de biorrefinarias de cana-de-açúcar e atenderia à crescente demanda por produtos químicos verdes. Estas frações são frequentemente queimadas para gerar calor e energia; no entanto, têm um potencial intrínseco para a produção de produtos químicos de alto valor agregado. A colaboração proposta entre o CNAP e a Universidade de São Paulo (USP) visa explorar rotas de conversão bioquímica de hemiceluloses e lignina para produzir produtos químicos valiosos. O projeto reunirá diversos grupos de pesquisa do CNAP (Federico Sabbadin, Leonardo Gomez e Neil Bruce), do Centro de Desenvolvimento de Biorrenováveis (Deborah Rathbone) de York, além de grupos da USP (Igor Polikarpov, Fernando Segato & Carlos Labate) e colaboração industrial com Raízen (Lima, Arnoldi). O trabalho de pesquisa descrito na candidatura será realizado em grande parte por estudantes de pesquisa da USP com o apoio da pós-doutoranda Katrin Besser e da técnica do projeto financiado pelo BBSRC "Unlocking the metabolic potencial of the excepcional fungo degradador de lignocelulose Parascedosporium putredinis N01" (BB/ W000695/1). Os resultados deste projeto e dos workshops a serem realizados em São Paulo e York terão como objetivo produzir uma aplicação UKRI/FAPESP no primeiro ano do projeto. (AU)