Melhoria da Via de Produção de Etanol por Bactérias Termofílicas Envolvendo Piruvato-Ferredoxina Oxidorredutase e Enzimas Relacionadas: Triagem e Expressão em E. coli

Resumo

Neste projeto, propõe-se a formação de um laboratório de Biocombustíveis Avançados de Segunda Geração (A2G) sediado na Universidade de Campinas. A missão do laboratório A2G é desenvolver e possibilitar a implantação da tecnologia 2G disruptiva para a produção sustentável de bioetanol a partir de cana-de-açúcar a um custo muito menor do que a tecnologia atual. O foco central do laboratório A2G é um novo paradigma para a produção de biocombustíveis 2G, envolvendo a) bioprocessamento consolidado em uma etapa (CBP) de biomassa celulósica sem adição de enzimas usando bactérias termofílicas projetadas em vez de celulase fúngica e levedura adicionadas, e b) moagem durante a fermentação (co-tratamento) em vez do pré-tratamento termoquímico. Este paradigma é apoiado por resultados de pesquisas recentes, incluindo: * Demonstração de que C. thermocellum, uma bactéria termofílica e anaeróbica, é decisivamente mais eficaz na desconstrução de biomassa do que a celulase fúngica comercial sob uma ampla gama de condições; * Demonstração de que o co-tratamento permite que as culturas de C. thermocellum atinjam a solubilização quase completa do carboidrato presente em várias matérias-primas 2G; * Análise tecnoeconômica indicando que um cenário avançado com CBP com co-tratamento, C-CBP, tem um período de retorno 8 vezes menor em comparação com um caso base de tecnologia atual com pré-tratamento termoquímico e adição de celulase fúngica. O avanço do C-CBP será perseguido no contexto de duas áreas de foco, uma abordando a Utilização de Celulose Microbiana e outra abordando a Biotecnologia. Uma área de foco em Sustentabilidade também está incluída, abordando análise tecnoeconômica, gestão do solo e emissões de gases de efeito estufa e aspectos sociais. Nossos esforços no domínio da sustentabilidade considerarão o impacto e os custos da implantação da bioenergia com a intenção de alcançar resultados ambientais e sociais benéficos. O laboratório A2G será dirigido pelo Professor Lee Lynd do Dartmouth College e apoiado por uma equipe de liderança composta por um Diretor Assistente a ser nomeado baseado na Unicamp, e os líderes da área de foco Evert Holwerda (Utilização de Celulose Microbiana), Dan Olson (Biotecnologia ) e Eleanor Campbell (Sustentabilidade). O trabalho de Aproveitamento de Celulose Microbiana será aliado à Faculdade de Engenharia Química (FEQ). O trabalho de biotecnologia será aliado ao Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG). O trabalho de sustentabilidade será aliado à Faculdade de Engenharia Agronômica (FEAGRI). O pessoal de pesquisa será co-supervisionado por um membro da equipe de liderança ou um Investigador Associado Internacional juntamente com um Investigador Associado Brasileiro. Um comitê com significativa representação industrial assessorará o laboratório A2G. Estão previstas modalidades de comunicação para garantir o bom funcionamento e a integração. Os resultados esperados resultantes do estabelecimento do laboratório A2G aqui proposto incluem: * Unicamp e FAPESP tornando-se parceiros plenos em um esforço de pesquisa e desenvolvimento multi-institucional e bi-hemisférico visando um paradigma de processamento 2G potencialmente transformador; * Pesquisa de destaque em biotecnologia microbiana, engenharia metabólica e utilização de celulose microbiana baseada no CBMEG e FEQ, fortalecendo substancialmente a capacidade nessas áreas tanto na Unicamp quanto no Brasil em geral; * Início de novas e promissoras direções de pesquisa no domínio da sustentabilidade, complementando a força existente na Unicamp e no Brasil e estabelecendo as bases para iniciativas futuras; * Uma rede substancial de novas colaborações de pesquisa internacional em níveis individuais e institucionais.