Pais: Brasil

Fecha: 20 de Enero del 2022

Laboratorio A2G busca un nuevo paradigma en la producción de biocombustibles por UNICAMP, Brasil

Innovar en la producción de bioetanol a través de tecnologías más económicas. Esta es la propuesta del Laboratorio de Biocombustibles Avanzados de Segunda Generación (A2G). Ubicado en el Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (CBMEG) y en la Facultad de Ingeniería Química (FEQ), A2G es uno de los proyectos de la Unicamp premiado con la Cátedra São Paulo de Excelencia (SPEC), programa de la Fapesp que promueve la llegada de expertos extranjeros para la creación de centros de investigación en las universidades de São Paulo.

El Laboratorio está dirigido por Lee Rybeck Lynd, del Dartmouth College, y cuenta con un equipo de investigadores asociados de la universidad norteamericana y de la Unicamp, además de estudiantes de posgrado locales en las áreas de Genética, Biología Molecular e Ingeniería Química.

Lynd, frecuente visitante del país, estuvo en la Unicamp en diciembre de 2021 para continuar el diálogo con líderes científicos y empresariales, en la búsqueda de nuevas alianzas para la investigación A2G. “Hay motivaciones importantes para realizar proyectos internacionales”, comenta sobre la oportunidad de ampliar las investigaciones de su laboratorio en Dartmouth College, el Lynd Lab. “Las instituciones de la Unicamp vinculadas al A2G Lab están interesadas en ampliar su participación en grupos internacionales. Brasil es un gran lugar para desarrollar este tipo de proyectos, quizás uno de los mejores del mundo”, dice.

Intercambio entre Brasil y Estados Unidos

Lynd ha estado investigando sobre la producción de etanol celulósico desde sus estudios de posgrado. En Dartmouth College, lidera actividades destinadas a reducir los costos de producción de biocombustibles de celulosa. "Los biocombustibles están relacionados con casi todo: desarrollo económico, hábitats naturales, almacenamiento de carbono, producción de alimentos y otros bienes de consumo. Siempre he estado involucrado con enfoques integrales, pensando en cómo se pueden implementar y mejorar las tecnologías, especialmente en los países en desarrollo". explica el investigador.

Desde 2009, preside Global Bioenergía Sostenible (GSB), un proyecto apoyado por la Fapesp que ha promovido encuentros en los cinco continentes para discutir iniciativas dirigidas a un futuro más sostenible, de acuerdo con las potencialidades y demandas de cada región. Entre los proyectos desarrollados desde el GSB en América Latina se encuentran las investigaciones sobre la producción de biocombustibles. Fue a partir de esos trabajos que Lynd fortaleció el diálogo con líderes de la Fapesp, como los profesores José Goldemberg, presidente de su Consejo Superior entre 2015-2018, y Carlos Henrique de Brito Cruz, profesor emérito de la Unicamp, presidente del Consejo Superior entre 1996 y 2018. 2002 y Director Científico entre 2005 y 2020.

Según Lynd, investigaciones realizadas en Estados Unidos y Brasil ya señalaron la necesidad de tecnologías más baratas para la producción de etanol. “El mundo necesita un laboratorio enfocado exclusivamente en la búsqueda de enfoques técnicos diferentes al paradigma actual. Esto no quiere decir que no tenga valor, pero las tecnologías están en constante cambio. Aunque sea eficiente, siempre hay que preguntarse si es posible. hacer de la misma manera más barata".

A2G surge de estudios realizados en ambos países. "La idea de crear un Laboratorio similar al Lynd Lab en Brasil nació en 2017. Este año, estaba haciendo una pasantía financiada por la Fapesp en Dartmouth College, bajo la supervisión del profesor Lynd. Al final del año, había ya había una definición sobre la línea de desarrollo, que era la SPEC de la FAPESP, como instruyó el profesor Brito Cruz”, informa Sindélia Azzoni, subdirectora del núcleo, que trabajó en la articulación entre investigadores norteamericanos y brasileños. "Lynd me invitó a unirme al proyecto como investigador asociado y como parte del equipo de liderazgo. Para mí fue un desafío y una motivación construir esta iniciativa en la Unicamp, ya que es una institución con un fuerte desempeño científico en el área de bioenergía y por haber sido estudiante aquí, no fue una tarea fácil, trabajamos mucho en el proyecto presentado en diciembre de 2018”, comenta.

Nuevo paradigma para los biocombustibles

La investigación de A2G se centra en biocombustibles de segunda generación, obtenidos a partir de celulosa vegetal, especialmente etanol. La ventaja radica en la mayor disponibilidad de biomasa. Mientras que el etanol de primera generación depende de fuentes de azúcares o almidones, como la caña de azúcar y el maíz, en el etanol de segunda generación el combustible se obtiene a partir de la descomposición de la biomasa lignocelulósica, que contiene celulosa, hemicelulosa y lignina. Esto permite el uso de varios tipos de vegetales y desechos agrícolas.

La limitación está en los costos de producción. La descomposición de la lignocelulosa requiere un pretratamiento termoquímico, seguido de una etapa de hidrólisis enzimática en la que se agregan enzimas para liberar los azúcares que serán fermentados por la levadura. La propuesta es simplificar este proceso. “Buscamos un proceso en el que no sea necesario añadir enzimas ni hacer un pretratamiento termoquímico. Y si le quitas pasos al proceso, se abarata. Es un enfoque diferente y arriesgado, que nos da posibilidades de conseguirlo. correcto, pero también cometer errores en el camino", reflexiona Lynd.

Los investigadores desarrollan tecnologías que permiten un nuevo paradigma para la producción de etanol, en el que el procesamiento de la biomasa ocurre en un solo paso. Conocido como CBP ( Bioprocesamiento Consolidado , o "Bioprocesamiento Consolidado"), la adición de enzimas y levaduras es, en él, reemplazada por el uso de la bacteria C. thermocellum . Anaeróbico y termofílico, es más eficiente en la descomposición de la lignocelulosa y es capaz de producir enzimas que actúan en el proceso. La tecnología también involucra un proceso de trituración durante la acción de la bacteria C. thermocellum , llamado co-tratamiento. Como resultado, se produce un aumento de la superficie, favoreciendo la acción de los microorganismos sobre la biomasa lignocelulósica.

La viabilidad industrial y económica de esta tecnología depende del éxito de la investigación dedicada a ampliar la capacidad natural de estas bacterias celulolíticas, foco principal del equipo de biotecnología del proyecto. Según Lynd, esto es más rentable que intentar dotar a un microorganismo de una propiedad que no tiene: "Tenemos que mejorar microorganismos que nos da la naturaleza, como Clostridium thermocellum , y para eso necesitamos técnicas de ingeniería genética. Empecé mi trabajo en la zona, estas técnicas no existían", señala.

Otra de las ventajas de la tecnología desarrollada por el Laboratorio es que, en la producción de etanol de segunda generación, toda la cadena contribuye a la captura de carbono de la atmósfera ya la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. “Ya sea para producir electricidad o biocombustibles, la biomasa nos permite capturar una gran cantidad de carbono, que es materia prima para el crecimiento de las plantas, y ponerlo en el suelo. Como resultado, tenemos emisiones de carbono negativas”, explica Lynd. Para el investigador, tales demandas estarán cada vez más presentes en todas las áreas de la ciencia: “Creo que en los próximos cinco años esto ganará protagonismo mundial. La producción de biomasa es la mejor forma de lograr emisiones negativas de carbono”.

Traducido del portugués.

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