Pesquisa pioneira desenvolvida pela empresa piracicabana Fermentec em parceria com a Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) e a Universidade Federal de Santa Catarina conseguiu, após mais de dois anos de estudos, mapear geneticamente uma espécie de levedura amplamente utilizada em usinas e destilarias no processo de fermentação que transforma o caldo de cana-de-açúcar em álcool combustível.
O seqüenciamento do genoma da levedura conhecida como CAT1, iniciado em 2005 e concluído em abril, é inédito no setor sucroalcooleiro, segundo o presidente da empresa, Henrique Vianna de Amorim. “A CAT1 é a primeira levedura para a produção de álcool combustível a ter seu código genético decifrado em todo o mundo”, afirma.
Essa espécie de fermento foi escolhida para o trabalho de seqüenciamento pelo fato de apresentar resultados positivos na cadeia de produção de etanol. “Até então, sabíamos apenas que a CAT1, um tipo selvagem de levedura, conseguia se sobrepor sobre as demais no processo de fermentação do açúcar. Com o estudo detalhado dos genes, o objetivo era identificar o porquê disso”, diz Luiz Carlos Basso, professor do Departamento de Ciências Biológicas da Esalq/USP. A resposta para a indagação principal é a seguinte: a levedura CAT1 contém genes que produzem uma quantidade maior das vitaminas B1 (tiamina) e B6 (piridoxina) em comparação a outros tipos de fermento. As vitaminas são essenciais para uma maior sobrevivência da levedura durante o processo de fermentação.
Na prática, a vida mais longa da CAT1 resulta em rendimento na etapa de transformação do caldo de cana-de-açúcar em álcool. De acordo com Mário Luiz Lopes, coordenador científico da Fermentec, o uso da levedura selecionada para a pesquisa gera um rendimento 3% maior na comparação com um processo que utiliza fermento de panificação, até então bastante comum no setor.
“Percentualmente pode parecer pouco, mas um aumento de 3% em uma usina que produz 1 milhão de litros de álcool por dia significa ao menos 6 milhões de litros a mais do combustível ao final da safra de 200 dias”, explica. A utilização da CAT1 também diminui em até 50% os gastos com anti-espumante, já que a levedura produz índices menores de floculação.
Além da CAT1, os trabalhos de pesquisa da empresa em conjunto com a Esalq selecionaram outra levedura, denominada PE2, que apresenta praticamente as mesmas qualidades da outra no processo de fermentação. A análise do genoma da PE2, no entanto, ainda não foi iniciado, o que deve ocorrer em breve. Para identificar as duas espécies de fermento mais resistentes ao processo de transformação de açúcar em álcool, foram analisadas, em média, por ano, cerca de 1,5 mil espécies diferentes de linhagens de leveduras selvagens - não criadas em laboratório - desde 1989. “Foi como achar uma agulha no palheiro”, comparou Basso.
Neste ano, as leveduras CAT1 e PE2 foram utilizadas por 134 usinas e destilarias do país, responsáveis por cerca de 60% da produção brasileira de álcool combustível - o correspondente a 13,4 bilhões de litros. O trabalho de seqüenciamento da levedura CAT1 foi desenvolvido pelo professor Boris Stambuk da Universidade de Santa Catarina nos Estados Unidos. Lá, ele contou com a participação de professores da Universidade de Stanford no estudo - Gavin Sherlock e Barbara Dunn, do Departamento de Genética, e Mostafa Ronaghi e Baback Gharizadeh, do Centro de Tecnologia do Genoma. A pesquisa de seqüenciamento da levedura CAT1 teve financiamento da Universidade de Stanford, do governo federal e da Fermentec.
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Estudo começou em 89
As pesquisas da Fermentec em conjunto com a Esalq sobre as leveduras usadas no processo de fermentação do álcool começaram em 1989, quando passou a ser utilizada uma tecnologia inovadora, chamada de cariotipagem, que consiste na identificação dos fermentos pelo seu DNA - a “impressão digital” de cada substância viva. A partir da observação da existência de leveduras selvagens que resistiam mais que as outras durante o processo, o desafio foi identificá-las. Em 1993, os pesquisadores conseguiram isolar a levedura PE2 e, cinco anos depois, em 1998, a CAT1.
A partir do isolamento, as substâncias foram introduzidas em mais de 80 usinas de cana-de-açúcar para análise prática das suas propriedades de fermentação. Os testes corroboraram as qualidades de maior rendimento apontadas pelos pesquisadores anteriormente. “O seqüenciamento genético da CAT1 consistiu na segunda etapa da pesquisa, já que queríamos delimitar quais eram essas propriedades”, relatou Henrique Vianna de Amorim, presidente da empresa.
A análise do DNA da levedura selecionada apontou a existência de ao menos 6 mil genes na substância, dos quais 7% desconhecidos. Até então, somente outros três tipos de fermento haviam sido decodificados geneticamente - um produtor de vinho, uma linhagem de laboratório e uma levedura isolada de um paciente com aids. No setor sucroalcooleiro, no entanto, a CAT1 foi aprimeira neste sentido. “A presença dos genes que produzem maior quantidade das vitaminas B1 e B6 é apenas uma das descobertas feitas até agora”, ressaltou o professor da Esalq, Luiz Carlos Basso.
Para que o caldo de cana-de-açúcar seja convertido em etanol, um batalhão de leveduras precisa entrar em ação para fermentar a mistura. Cada tonelada de cana prensada resulta, em média, em 750 quilos de caldo. Para fermentar essa quantidade, é necessária a mistura do equivalente a 10% do volume - 75 quilos - em leveduras. Após cerca de dez horas de fermentação, o líquido resultante do processo é levado para uma centrífuga, que separa a levedura de uma substância denominada vinho destilado que, na seqüência, gera o álcool combustível (etanol) e restilo, usado como fertilizante nos próprios canaviais. O melaço que sobra da produção de açúcar cristal a partir da sacarose da cana também pode ser incluído no processo de produção de álcool .
