A produção de etanol de milho é um fenômeno recente no Brasil e já corresponde por cerca de 30% da produção de etanol do país. Vale dizer que o país é um dos maiores produtores mundiais do biocombustível.
Para tanto, os pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) desenvolveram uma levedura geneticamente modificada capaz de aumentar a eficiência da fermentação do milho.
A invenção foi desenvolvida por pesquisadores do Laboratório de Genômica e bioEnergia do Instituto de Biologia (IB) da Universidade, e foi coordenada por Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, docente do IB.
O desafio da fermentação para etanol de milho
O etanol de milho surgiu como alternativa complementar ao do de cana-de-açúcar, uma vez que o milho oferece vantagens logísticas importantes. Diferentemente da cana, que precisa ser processada em até 48 horas após o corte, o milho pode permanecer armazenado em silos por meses sem perder qualidade.
Essa característica permite que produtores aproveitem a entressafra da soja para cultivar milho, o que favorece a rotação de culturas e reduz o impacto ambiental. Além disso, a cadeia produtiva do milho gera subprodutos de alto valor, como óleo e ração animal, o que torna a biorrefinaria do milho ainda mais atrativa economicamente.
“O custo do etanol de milho é muito inferior ao custo do etanol de cana, e muito menos complexo de fazer, porque eles não têm a parte agrícola. Após ser colhido, o milho pode ser armazenado, coisa que não é possível com a cana”, enfatiza Pereira.
Apesar das vantagens, o processo de fermentação do milho enfrenta um desafio técnico específico. A levedura tradicionalmente usada na produção de etanol converte facilmente o açúcar da cana em etanol. Porém, o milho não contém esse mesmo tipo de açúcar. Seu principal componente é o amido, uma longa cadeia de moléculas de glicose que a levedura não consegue processar diretamente.
Entenda os desafios para o etanol de milho chegar ao posto
Para resolver isso, é preciso quebrar o amido em moléculas menores antes da fermentação, em um processo que usa duas enzimas chamadas amilases. A primeira, a alfa-amilase, atua em alta temperatura, geralmente acima de 90 graus Celsius, e fragmenta o amido em cadeias médias. A segunda, a glucoamilase, atua durante a fermentação e finaliza a quebra, transformando essas cadeias em moléculas de glicose que a levedura consegue fermentar.
O problema é que a alfa-amilase tradicional só funciona em alta temperatura, incompatível com a fase de fermentação, que ocorre por volta de 30 graus. Por isso, o processo precisa incorporar essa etapa separadamente, o que aumenta os custos. Mesmo com o procedimento adicional, a fermentação não quebra completamente cerca de 10% do amido, que acaba descartado e reduz o rendimento final de etanol.
Encontrando a solução com ajuda computacional
A tecnologia desenvolvida na Unicamp atua como uma solução justamente para esse gargalo. Usando ferramentas de bioinformática e análise computacional de grandes bancos de dados genômicos, a equipe procurou enzimas ainda não usadas em leveduras industriais.
O critério mais desafiador foi encontrar uma alfa-amilase capaz de funcionar em baixa temperatura, próxima à da fermentação, algo raro entre as enzimas conhecidas, já que a quase totalidade delas só funciona em altas temperaturas.
“Foi um esforço grande de procurar, nos milhões de dados públicos de proteínas que existem, de todos os organismos sequenciados, uma alfa-amilase que atua em baixa temperatura. 99,9% das alfa-amilases só funcionam a 80 graus”, explica Marcelo Falsarella Carazzolle, um dos pesquisadores responsáveis pela tecnologia.
Enzimas promissoras
Após identificar as enzimas promissoras, a equipe inseriu os genes correspondentes em uma levedura industrial e criou uma linhagem capaz de produzir sozinha tanto a nova alfa-amilase quanto uma nova glucoamilase, sem depender da adição externa dessas enzimas durante o processo.
Em testes de bancada, comparando a nova levedura com uma linhagem convencional, os pesquisadores verificaram que a nova cepa dispensa completamente a adição de glucoamilase externa e ainda consegue quebrar parte do amido residual que normalmente se perde no processo tradicional.
Essa dupla capacidade representa uma vantagem direta para a indústria, com potencial de aumentar a produção de etanol usando a mesma quantidade de milho, além de reduzir custos com a compra de enzimas comerciais.
