Produção de etanol combustível pelo eucarioto mais rápido do planeta

Resumo

A produção de etanol combustível no Brasil é um processo industrial bem consolidado e fundamental para a economia e para o meio-ambiente do país. Este biocombustível pode ser usado na forma pura em toda a frota de veículos leves com motor flex, além de ser misturado à gasolina na proporção de pelo menos 25%. Melhorias no processo industrial de obtenção do etanol combustível são necessárias no cenário atual, em que as empresas do setor têm grandes dificuldades em manter a lucratividade do negócio. A etapa de fermentação alcoólica tem sido tradicionalmente conduzida com a levedura Saccharomyces cerevisiae, que possui duas características fundamentais que a tornaram o microrganismo de escolha neste processo: alta tolerância ao etanol (as concentrações ao final da fermentação superam os 10%) e capacidade de crescer em plena anaerobiose. Além disto, dada a natureza não asséptica do processo, a tolerância ao pH baixo torna-se crucial, pois é aplicado um tratamento ácido a pH entre 1,5 e 2,0 durante o reciclo de células para a fermentação seguinte, o que diminui seletivamente a carga de contaminação bacteriana. O processo é conduzido tipicamente entre 32 e 35 oC e é necessário o resfriamento das dornas de fermentação, em função do calor naturalmente liberado pela atividade mcirobiana. Uma alternativa a este processo clássico seria conduzir a fermentação a temperaturas mais altas, em torno de 48 oC, o que teria minimamente as seguintes vantagens: diminuiria a carga de contaminação bacteriana (os contaminantes típicos são mesofílicos e teriam sua atividade diminuída drasticamente a esta temperatura) e os custos com o resfriamento de dornas (pois a temperatura de fermentação estaria mais distante da temperatura ambiente). Para que isto seja possível, é necessário um microrganismo que converta açúcares em etanol nesta temperatura, que apresente alta tolerância a este composto, que seja capaz de crescer em plena anaerobiose e que seja tolerante a pH baixo. Nesta proposta de pesquisa, pretende-se avaliar diferentes linhagens da levedura Kluyveromyces marxianus, o eucarioto mais rápido do planeta, procurando-se encontrar uma que reúna as características desejadas. Após um screening inicial, as linhagens que mais se aproximem destas características serão identificadas e modificadas por engenharia metabólica e evolutiva. Espera-se obter, ao final do projeto, uma linhagem capaz de converter açúcares em etanol a 48 oC, em anaerobiose plena, com alto rendimento e alta produtividade em etanol. (AU)