QUERO-QUERO CIÊNCIA: Enzima recém-descoberta promete substituir petróleo por fontes vegetais na produção de biocombustíveis e plásticos sustentáveis

Transporte terrestre, marítimo ou aéreo, geração de eletricidade em usinas termelétricas, produção de plástico e borracha, fundição e produtos químicos, são exemplos que provavelmente usam o combustível fóssil para obter eficácia em suas ações e utilização. No geral, combustíveis fósseis se formam a partir de restos orgânicos de plantas e animais que viveram há milhões de anos e passaram por processos geológicos de decomposição ao longo do tempo. Os principais combustíveis fósseis são o carvão, o petróleo e o gás natural. 

Contudo, esses meios geram impactos ambientais negativos causados pela queima desses combustíveis, como por exemplo, a liberação de dióxido de carbono (CO2) e outros gases de efeito estufa na atmosfera, contribuindo para o aquecimento global e as mudanças climáticas. Por isso, há um esforço crescente para desenvolver alternativas mais limpas e sustentáveis e suprir as necessidades energéticas das indústrias e até mesmo dos cidadãos. 

Como alternativa para diminuir esse impacto, um estudo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), apresenta detalhes sobre uma enzima recentemente encontrada, denominada OleTP RN. A enzima demonstra perspectivas promissoras no âmbito de procedimentos industriais, com o intuito de substituir o uso do petróleo por matérias-primas provenientes de fontes vegetais durante a fabricação de biocombustíveis destinados ao transporte de longas distâncias, incluindo aviação, navegação marítima e transporte terrestre. Além disso, a enzima também possui potencial para a produção de plásticos, polímeros, resinas e solventes de origem biológica. 

A enzima foi identificada por pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), órgão supervisionado pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). O Laboratório Nacional de Computação Científica, unidade de pesquisa vinculada ao MCTI, contribuiu com recursos computacionais do Supercomputador Santos Dumont. 

A equipe do Serviço de Comunicação Institucional do LNCC buscou mais informações sobre o estudo. Quem acompanha a gente nessa é a pesquisadora do CNPEM, Letícia Zanphorlin, que atua no Laboratório Nacional de Biorrenováveis.

Vem com a gente!

• Como foi feito o estudo em questão? 

O estudo tem como objetivo o desenvolvimento de rotas alternativas de base biológica que viabilizem a produção mais sustentável de combustíveis para longa distância e de petroquímicos, os quais hoje são majoritariamente dependentes de fonte fóssil. Para isso, é necessário o uso de enzimas e microrganismos eficientes e compatíveis com o ambiente industrial. Nesse sentido, nosso estudo buscou por uma enzima que pudesse ser eficaz desoxigenação de biomassas vegetais, para a produção de hidrocarbonetos renováveis, moléculas precursoras para a produção de combustível de aviação e polímeros para plásticos. O estudo contemplou uma abordagem multidisciplinar com a utilização de ferramentas de bioinformática, química analítica, bioquímica, biofísica molecular e estrutural, e também computacional.

• Quais foram os desafios encontrados na pesquisa? 

Foram diversos. Desde o estabelecimento de metodologias e o compilamento de todos os dados gerados para o entendimento dos mecanismos moleculares envolvidos em uma reação química atípica e não trivial na natureza, performada pela enzima em estudo. 

• Quais são os potenciais benefícios ambientais do uso dessa enzima em processos industriais? 

Essa é uma tecnologia “bio-based” que contribui para a produção de moléculas drop-in de forma mais sustentável, ou seja, o principal benefício será a redução das emissões de CO2 na atmosfera, que além de contribuir para o meio ambiente, aumenta o bem estar da população.

• De que forma a sociedade se beneficia através dessa descoberta?

A sociedade será diretamente impactada pela substituição de combustíveis e materiais hoje de origem fóssil para aquelas de base biológica, como essa que estamos desenvolvendo. Essas tecnologias têm o potencial de impactar beneficamente diferentes áreas como energia, farmacêutica, cosmético, alimentícia entre outros, as quais tem a sociedade como destino. Certamente, a qualidade de vida e o bem estar da população serão melhorados com a existência de um planeta mais verde e limpo.

• A utilização dos recursos computacionais do Supercomputador Santos Dumont do LNCC foi importante para a realização da pesquisa?

Os resultados computacionais conseguidos com a utilização do Supercomputador Santos Dumont foram importantes para entender a dinâmica das interações moleculares responsáveis pela biocátalise que governa a reação de desoxigenação de matérias primas renováveis. Esses dados são fundamentais para que possamos entender e customizar a reação enzimática em laboratório.

Apoio e parcerias

Além dos pesquisadores do CNPEM e dos recursos providos pelo LNCC, a pesquisa também contou com a colaboração de pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte e da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

A pesquisa foi financiada pelo CNPEM e pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e já rendeu potenciais patentes de interesse da indústria. Os processos FAPESP 2018/04897-9, 2019/08855-1, 2019/12599-0 e 2020/01967-6 estão vinculados a esta pesquisa.

Para conhecer mais sobre o estudo, acesse: https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.2221483120 

Autores 
Leticia Rade, Wesley Generoso, Suman Das, Amanda Souza, Rodrigo Silveira, Mayara Avila, Plinio Vieira, Renan Miyamoto, Ana Lima, Juliana Aricetti, Ricardo Melo, Natalia Milan, Gabriela Persinoti, Antonio Bonomi, Mario Murakami, Thomas M. Makris e Leticia Zanphorlin.

Imagem
CNPEM

Créditos
Anmily Paula Martins (SECIN-LNCC), Graziele Soares (SECIN-LNCC) e Letícia Zanphorlin (LNBR/CNPEM). 

Colaboração
Tathiana Tapajós (SECIN-LNCC), Erik Nardini Medina (CNPEM), Reberson Ricci (CNPEM) e Gustavo Martins Moreno (CNPEM). 

O Quero-Quero Ciência é um ciclo de entrevistas que faz parte das ações de divulgação científica do LNCC

Curiosidade: O pássaro Quero-Quero, ave da família dos Charadriidae, tem os gramados do campus do LNCC como habitat natural

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