Obtenção de uma linhagem de Kluyveromyces marxianus adequada a processos não assépticos de produção de etanol combustível a altas temperaturas

Resumo

A produção de etanol combustível no Brasil é um dos bioprocessos mais baratos e rápidos no mundo. Entretanto, melhorias no processo fermentativo são necessárias para manter o negócio economicamente rentável. A levedura Saccharomyces cerevisiae apresenta a maioria das características de interesse para a indústria do etanol: alta tolerância ao etanol (concentrações maiores que 10%); capacidade de crescer sob total ausência de oxigênio; alta tolerância a baixos valores de pH (<2,5) (o que permite o reciclo de células sob condições ácidas). Contudo, dois importantes desafios são reconhecidos durante a fermentação: temperatura e contaminação. O processo é realizado entre 32 e 35 °C, o que obriga o resfriamento das dornas de fermentação com água gelada. Além disto, devido ao fato de o processo não ser asséptico, microrganismos contaminantes crescem, prejudicando o rendimento final do processo. Desta forma, um tratamento ácido (pH <2,5 durante 2-3 horas) é realizado durante o reciclo celular, para diminuir a carga bacteriana. Uma alternativa para solucionar estes dois problemas seria a produção de etanol em altas temperaturas, o que reduziria o risco de contaminação, assim como os custos e tempo para resfriamento e destilação do etanol. Um microrganismo potencialmente capaz de apresentar estas características é a levedura Kluyveromyces marxianus, a qual também apresenta outras propriedades interessante como: alta velocidade específica de crescimento; metabolismo respiratório e fermentativo; habilidade de metabolizar uma grande variedade de açúcares; e ser suscetível à implementação de modificações genéticas. Atualmente, entretanto, não existe uma única linhagem de K. marxianus descrita na literatura para a produção de etanol na total ausência de oxigênio e tolerância a altas concentrações de etanol e baixo pH. No presente trabalho, estratégias de engenharia metabólica e evolutiva em K. marxianus serão realizadas, de forma que se obtenha uma linhagem capaz de produzir etanol a 48°C, sob as mesmas condições usadas na indústria brasileira de etanol combustível. (AU)