Descoberta da USP identifica enzimas da própria planta capazes de ‘amolecer’ fibras resistentes, abrindo caminho para avanços na produção de etanol de segunda geração

Cientistas da Universidade de São Paulo (USP) identificaram na própria cana-de-açúcar a solução para um dos maiores gargalos do setor biocombustível: a degradação eficiente do bagaço. Ao investigarem a formação dos aerênquimas — estruturas porosas presentes nas raízes que criam canais de ar —, os pesquisadores isolaram um conjunto de enzimas desenvolvidas pela planta para remodelar suas próprias paredes celulares. A adição de apenas uma dessas moléculas em coquetéis enzimáticos comerciais aumentou em até seis vezes a liberação de açúcares dos resíduos vegetais, passo decisivo para impulsionar a produção de etanol de segunda geração (E2G).

A Quebra do Monopólio e o Conceito “Cana Papaia”O aproveitamento pleno da biomassa esbarra historicamente na rigidez da lignocelulose, o “esqueleto” que sustenta a planta. Atualmente, a degradação dessa barreira depende de coquetéis dominados por poucas empresas multinacionais, produzidos predominantemente a partir de fungos e microrganismos.

O achado do Laboratório de Fisiologia Ecológica de Plantas (Lafieco), do Instituto de Biociências da USP, é o primeiro a demonstrar que uma molécula de origem vegetal — e vinda do próprio cultivo — possui altíssima eficiência no processo.O conceito “Cana Papaia”: Proposto em 2008 pelo coordenador do laboratório, Marcos Buckeridge, o conceito previa induzir na cana o mesmo amolecimento natural do mamão maduro.

A separação entre as células facilita a degradação das fibras e a liberação de açúcares aprisionados.Como Funciona a “Caixa de Ferramentas” EnzimáticaA equipe mapeou mais de 32 mil genes ativos durante o crescimento das raízes e focou naqueles que atuam como “tesouras químicas”. A molécula-chave identificada foi a enzima ASD ($\alpha$-L-arabinofuranosidase), responsável por romper as ligações estruturais mais resistentes do bagaço.

Etapa da PesquisaMetodologia AplicadaResultado ObtidoMapeamento EstruturalAnálise de segmentos de raiz com diferentes graus de aerênquima.Identificação de 530 sequências genéticas ligadas a enzimas de parede celular.Sintetização em LaboratórioProdução da enzima ASD por meio de leveduras modificadas.Obtenção da molécula pura para testes de hidrólise.Aplicação PráticaAdição da ASD a coquetéis comerciais no tratamento do bagaço.Aumento de 6x na liberação de açúcar para fermentação de etanol.Próximos Passos e Coquetel 100% VegetalAlém da ASD, a equipe do Lafieco já identificou uma segunda enzima promissora focada na quebra de pectinas, que atua diretamente na “cola” entre as células da planta.

A meta dos cientistas é desenvolver, no futuro, um coquetel enzimático customizado e totalmente vegetal.Segundo os pesquisadores, utilizar as “ferramentas da casa” permite decodificar o bagaço com maior precisão do que com enzimas fúngicas, abrindo espaço para baratear custos e aumentar o rendimento tanto do etanol de primeira quanto do de segunda geração.