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Publicado em: 23/07/2015 às 17h34

Controle de microrganismos melhora a eficiência na geração de etanol


- Embrapa Agroenergia

Pesquisadores da Embrapa Agroenergia (DF) investem em ummeio diferente de aumentar a eficiência da produção de etanol: reduzir perdasgeradas por microrganismos indesejados.


O primeiro passo é conhecer quais são os microrganismospresentes na indústria. Alguns trabalhos já descreviam algumas espécies egêneros encontrados nas usinas, mas pesquisadores da Embrapa, com participaçãoda Universidade Católica de Brasília, fizeram um estudo com duas novidadesprincipais.


Para começar, pela primeira vez, em uma usina sucroenergéticaforam identificadas arqueias, seres vivos ainda recentemente agregados aoconhecimento científico. Outra novidade é o uso de técnicas de busca de fungose bactérias a partir do DNA.


A abordagem mais moderna conhecida como metagenômica,utilizada pela Embrapa Agroenergia nesse estudo, permite extrair o DNA dasamostras sem necessidade de cultivo em meio sintético, de forma que oscientistas conseguem explorar 99% de microrganismos que não são identificadospelos métodos clássicos.


Pelas metodologias tradicionais, para saber se hámicrorganismos em um determinado ambiente, as amostras que chegam aolaboratório são inseridas em meios de cultivo e espera-se que bactérias efungos cresçam ali para então identificá-los. O problema é que apenas 1% dosmicrorganismos pode ser cultivado no laboratório.


Os microrganismos não comprometem a qualidade do etanol,tampouco a presença deles no ambiente de produção representa risco.


Pelo contrário, é esperada em qualquer local nãoesterilizado, como é o caso das usinas, ressalta a pesquisadora Betania FerrazQuirino, da Embrapa Agroenergia. Só que eles podem reduzir o volume deprodução.


O etanol é gerado também por um microrganismo, a leveduraSaccharomyces cerevisiae, que consome o açúcar do caldo da cana e o converte nobiocombustível.


No entanto, tal como ervas daninhas, outros microrganismospodem competir com essa levedura pelo açúcar, deixando menos carboidratosdisponíveis para a fermentação e, consequentemente, para a produção de etanol.


Eles também podem produzir ácidos orgânicos que inibem aatividade metabólica da Saccharomyces cerevisiae, além de gerar biofilmes(camada de microrganismos e matéria orgânica que se acumula no interior dastubulações) que comprometem o funcionamento dos equipamentos da indústria,exigindo paradas para limpeza. Esse fato encarece o processo de produção, alémde poder danificar os equipamentos.


Para as análises na pesquisa da Embrapa, foram coletadasamostras de seis produtos, de diferentes etapas do processo de produção doetanol: caldo de cana proveniente de uma única propriedade rural, caldo de canade diversas propriedades misturado, caldo clarificado, caldo evaporado, mosto evinho.


Nas etapas iniciais de produção, o estudo identificoubactérias associadas ao solo e às próprias plantas de cana-de-açúcar.


Assim, a diversidade aumenta quando se analisa a mistura decaldos de canas de diferentes propriedades, já que se tem maior variedade desolos e plantas, explica a pesquisadora da Embrapa Agroenergia Betania Quirino.Leuconostoc foi o gênero predominante no primeiro caldo e Lactobacillus, nosegundo.


As etapas seguintes do processo de produção nas usinasutilizam altas temperaturas, o que faz a diversidade de bactérias diminuirdrasticamente.


No caldo evaporado e no caldo clarificado, os testesencontraram principalmente DNA de gêneros capazes de produzir biofilmes.


Essa característica é um dos fatores que pode explicar asobrevivência desses microrganismos em ambiente com alta temperatura.


Ao mesmo tempo, os biofilmes produzidos constituem um dosfatores de comprometimento de produtividade causado por microrganismos.


Já na etapa de fermentação, Lactobacillus voltam a ser ogênero dominante. Eles eram encontrados em grande número nas primeiras etapasde produção, mas a população cai drasticamente durante as fases que utilizamaltas temperaturas.


Uma possibilidade é que a etapa final favoreça a proliferaçãodos poucos sobreviventes, que crescem rapidamente.


No entanto, também é possível que os equipamentos contenhamLactobacillus de fermentações anteriores, que passam, então, a ser encontradosno vinho. Isso reforça a necessidade de limpeza cuidadosa dos equipamentos.


Na busca por fungos e arqueias, os cientistas da EmbrapaAgroenergia conseguiram encontrar material genético desses microrganismosapenas nas amostras dos dois produtos das etapas mais iniciais estudadas: ocaldo e a mistura de caldos. Contudo, não é possível descartar a presença delesnas fases seguintes da produção.


Microrganismos ainda não catalogados

As principais sequências de DNA de fungos encontradas são deespécies ainda não classificadas, o que sugere a presença de uma rica diversidadedesses microrganismos, diferente do que apontam os estudos baseados apenas emmétodos de cultivo.


Betania conclui que este estudo encontrou uma diversidademicrobiana na indústria de etanol maior do que a conhecida até então.


Quanto às arqueias, grande parte do material encontradopertence ao filo Thaumarchaeota, o mais abundante na Terra.


Mas a pesquisadora ressalta que este é um espaço para muitasoutras descobertas. Para começar, boa parte dos microrganismos encontradosainda não foi classificada pela ciência e é possível que existam arqueias efungos nos estágios mais avançado de produção que não puderam ser detectadosaté agora.


Levantamentos comparando a população microbiana em usinas dediferentes regiões também podem revelar dados importantes para o setor, assimcomo estudos direcionados ao controle de contaminantes.


As duas linhas de pesquisas devem ser exploradas pelaEmbrapa Agroenergia e parceiros nos próximos anos.