Destaques selecionados de publicações científicas, desenvolvimentos tecnológicos e parcerias.

CIÊNCIA

Structure of the class XI myosin globular tail reveals evolutionary hallmarks for cargo recognition in plants

ABR-2021 O entendimento dos mecanismos moleculares para o transporte de componentes celulares é importante na produção de biorrenováveis, pois estão envolvidos desde a secreção de enzimas fúngicas ao crescimento vegetal. Este trabalho desvenda a estrutura, em alta resolução, de um importante domínio proteico que determina que tipo de componentes celulares serão transportados pelo motor molecular miosina. O trabalho também utilizou um novo método de faseamento experimental baseado em bibliotecas de fragmentos curtos, que ampliou o espectro de abordagens experimentais para elucidação de estruturas inéditas de proteínas.

CIÊNCIA

Identifying suitable areas for expanding sugarcane ethanol production in Brazil under conservation of environmentally relevant habitats

ABR-2021 Não basta ser renovável, é necessário ser sustentável. Este trabalho mapeou as possíveis áreas com soluções ganha-ganha do ponto de vista dos serviços ecossistêmicos da produção de biorrenovávies no Brasil. Foram identificadas áreas para expansão considerando a preservação da vegetação nativa, da biodiversidade e da produção de alimentos. O estudo mostrou que temos cerca de 20 milhões de hectares para produzir cana-de-açúcar ou outras biomassas, intensificando as vantagens ambientais advindas não só da substituição de fósseis, mas também da utilização racional dos recursos naturais.

CIÊNCIA

Developing fibrillated cellulose as a sustainable technological material

FEV-2021 A celulose que compõe a biomassa vegetal pode ser isolada na forma de fibrilas de diâmetro nanométrico, gerando blocos de construção para desenvolvimento de nova família de materiais tecnológicos renováveis. Este trabalho aponta caminhos para o futuro das pesquisas e aborda questões-chave para o desenvolvimento da celulose fibrilada como plataforma de novos biomateriais sustentáveis.

CIÊNCIA

Two distinct catalytic pathways for GH43 xylanolytic enzymes unveiled by X-ray and QM/MM simulations

JAN-2021 Glicosidases são enzimas envolvidas na decomposição da lignocelulose e são centrais para a valorização de resíduos agroindustriais e biotecnologia industrial. Para que essas enzimas convertam um substrato em produto, uma série de alterações conformacionais ocorrem (itinerário catalítico). Esse trabalho mostra uma glicosidase que atua através de dois itinerários catalíticos distintos, quebrando o paradigma de que somente uma rota para a conversão do substrato poderia ser adotada. A descoberta abre novos horizontes sobre o funcionamento molecular dessas enzimas e traz impactos imediatos sobre o desenvolvimento de novos biocatalisadores e inibidores.

CIÊNCIA

Screening of potential endoglucanases, hydrolysis conditions and different sugarcane straws pretreatments for cello-oligosaccharides production

NOV-2020 A biologia molecular vinculada ao desenvolvimento de processos são importantes ferramentas para o uso sustentável de recursos naturais, como a palha da cana-de-açúcar. Este trabalho estudou a combinação de cinco enzimas endoglucanases para a produção de cello-oligossacarídeos (COS), potencialmente úteis nos setores de alimentação humana e animal. Este é o primeiro estudo que combina avaliação de diferentes enzimas, condições e pré-tratamentos da palha da cana-de-açúcar para otimizar a produção de COS em uma única etapa e sem formação de glicose.

CIÊNCIA

An integrated approach to obtain xylo-oligosaccharides from sugarcane straw: From lab to pilot scale

OUT-2020 A utilização de resíduos agrícolas para obter produtos com alto valor agregado é um importante aspecto do desenvolvimento sustentável. Este trabalho mostra novas perspectivas para valorizar a palha da cana-de-açúcar na obtenção de bioprodutos, não só para produção de calor e eletricidade. Mostra o potencial da palha da cana-de-açúcar para produzir xilo-oligossacarídeos (XOS), uma substância prebiótica, e o uso das enzimas xilanases para hidrolisar XOS. O estudo abrangeu escala laboratorial e piloto (Planta Piloto do LNBR) de produção.

CIÊNCIA

Impact of the Melle-Boinot process on the enhancement of second-generation ethanol production by Spathaspora passalidarum

AGO-2020 A biodiversidade microbiana é uma fonte de soluções para biotecnologia. A levedura não-convencional S. passalidarum é uma potencial plataforma para aplicações industriais na obtenção de etanol celulósico e bioquímicos devido sua capacidade natural de fermentar xilose. Este estudo relata pela 1ª vez o uso do processo de fermentação Melle-Boinot nessa levedura, obtendo altos rendimentos de etanol, demonstrando ser uma estratégia eficaz na produção de biocombustíveis.

CIÊNCIA

A rationally identified marine GH1 Beta-glucosidase has distinguishing functional features for simultaneous saccharification and fermentation

AGO-2020 Novas soluções para a produção dos biocombustíveis a partir de resíduos de cana podem vir de ambientes inesperados, como o marinho. Este trabalho demostrou o potencial de uso de uma enzima β-glicosidase (GH1) marinha, identificada racionalmente, na produção de etanol celulósico onde há sacarificação e fermentação simultâneas. Com atividade em celo-oligassacarídeos e eficiência em temperaturas mais brandas essa enzima poderá ser utilizada em processos biotecnológicos industriais que envolvam desconstrução de material lignocelulósico.

CIÊNCIA

Novel xylose transporter Cs4130 expands the sugar uptake repertoire in recombinant Saccharomyces cerevisiae strains at high xylose concentrations

AGO-2020 Um grande desafio na produção de etanol celulósico e bioquímicos renováveis é a ineficiente assimilação de xilose por cepas geneticamente modificadas da levedura S. cerevisiae, estendendo o tempo de fermentação. Este trabalho identificou um novo e eficiente transportador de xilose, aumentando a capacidade de assimilação desse açúcar principalmente em altas concentrações. O trabalho também investiga o comportamento dinâmico do transportador, apontando resíduos relacionados a translocação de xilose.

CIÊNCIA

Enzymes knuckle down to the job

JUN-2020 Descoberta de novas enzimas para a saúde, nutrição, biocombustíveis e outras aplicações biotecnológicas industriais. Inspirado na biodiversidade molecular dos microorganismos, este trabalho aprofundou o conhecimento sobre novas estratégias enzimáticas para o processamento de polissacarídeos β-1,3-glucanos, descobrindo um novo mecanismo de reconhecimento de polissacarídeos e um novo modo de ação enzimática.

TECNOLOGIA

SUCRE Final Report

JUN-2020 A descarbonização do setor elétrico pode se beneficiar da palha, um resíduo subutilizado da cana-de-açúcar. Este relatório fornece uma análise integrada e aprofundada da eletricidade baseada na palha no Brasil, considerando os impactos técnicos, econômicos, ambientais e sociais. Corroborando sua relevância para outros países produtores de cana de açúcar, o SUCRE foi destaque no relatório “South-South and Triangular Cooperation on the Bioeconomy“ apresentado na COP-25.

CIÊNCIA

Technoeconomic and life-cycle analysis of single-step catalytic conversion of wet ethanol into fungible fuel blendstocks

JUN-2020 Biocombustíveis sustentáveis são importantes para a descarbonização de setores complexos, tais como aviação, transporte marítimo e transporte rodoviário pesado. O baixo custo do etanol e a grande capacidade de produção tornam atraente a conversão em um combustível hidrocarbônico, o que normalmente é feito em três etapas. Este trabalho vai além e descreve uma análise econômica e ambiental de um combustível de aviação renovável obtido a partir de um processo catalítico de etapa única utilizando bioetanol como matéria-prima.

CIÊNCIA

Substrate and Product-Assisted Catalysis: Molecular Aspects behind Structural Switches along Organic Hydroperoxide Resistance Protein Catalytic Cycle

MAI-2020 Simulações quânticas e clássicas de proteínas estruturalmente resolvidas podem promover a compreensão da biocatálise em sistemas biológicos suscetíveis a danos por oxidantes. Este trabalho fornece insights sobre a resposta de oxidação das células bacterianas, investigando o papel do local ativo e os caminhos catalíticos para decompor os oxidantes em proteínas Ohr. Isto é relevante para a identificação de inibidores com potencial terapêutico.

CIÊNCIA

Crystal structure of a novel xylose isomerase from Streptomyces sp. F-1 revealed the presence of unique features that differ from conventional classes

MAI-2020 Os biocombustíveis a partir de resíduos de cana de açúcar requerem leveduras para metabolizar pentoses de xilose e para operar em condições suaves. Este é um desafio à conversão enzimática da xilose em xilulose que pode ser enfrentada por mudanças reversíveis de configurações enzimáticas. Este trabalho relata duas novas e únicas isomerases xilose com substituições amino-ácidas na interface catalítica e a preferência pela isomerização em condições mais suaves. O entendimento molecular das enzimas pode contribuir para a customização dos processos de fermentação.

TECNOLOGIA

Process simulation of renewable electricity from sugarcane straw: Techno-economic assessment of retrofit scenarios in Brazil

MAI-2020 O Brasil pode reduzir ainda mais as emissões de gases de efeito estufa ao aumentar significativamente a eletricidade renovável gerada a partir da biomassa. Isso se deve à legislação ambiental que proibiu progressivamente a queima antes da colheita da cana e levou a uma alta disponibilidade de palha. Este trabalho integra modelos agrícolas e industriais para fornecer avaliações tecno-econômicas que podem permitir investimentos de retrofit em biorefinarias existentes. Destaca ainda a forte dependência dos preços da eletricidade dos projetos de colheita da palha.

CIÊNCIA

Rational engineering of the Trichoderma reesei RUT-C30 strain into an industrially relevant platform for cellulase production

MAI-2020 Os biocombustíveis sustentáveis são importantes para a descarbonização do transporte rodoviário de veículos leves. Biologia sintética foi utilizada para desenvolver uma plataforma microbiana para a produção de celulase para reduzir o custo da produção de etanol celulósico. Este trabalho descreve uma tecnologia brasileira validada em condições de operação industrial, que emprega o projeto racional de uma cepa de domínio público para a fabricação de enzimas para a produção de etanol a partir de resíduos de cana-de-açúcar.

CIÊNCIA

Structural insights into β-1,3-glucan cleavage by a glycoside hydrolase family

MAI-2020 Descoberta de novas enzimas para a saúde, nutrição, biocombustíveis e outras aplicações biotecnológicas industriais. Inspirado na biodiversidade molecular dos microorganismos, este trabalho aprofundou o conhecimento sobre novas estratégias enzimáticas para o processamento de polissacarídeos β-1,3-glucanos, descobrindo um novo mecanismo de reconhecimento de polissacarídeos e um novo modo de ação enzimática.

CIÊNCIA

Techno-economic assessment of bioenergy and biofuel production in integrated sugarcane biorefinery: Identification of technological bottlenecks and economic feasibility of dilute acid pretreatment

MAI-2020 A produção de etanol celulósico ainda enfrenta desafios para tornar-se competitiva comercialmente e impactar a economia circular. Este trabalho avaliou a produção de etanol celulósico a partir do pré-tratamento com ácido diluído e da subsequente hidrólise enzimática do bagaço de um híbrido de cana-de-açúcar (com baixo teor de lignina, alto teor de fibras e alta produtividade agrícola). Destaca-se que os custos de produção da cana, investimentos em equipamentos industriais e custos dos insumos químicos são os principais fatores que impactam a viabilidade econômica do processo avaliado.

PARCERIA

Spatially remote motifs cooperatively affect substrate preference of a ruminal GH26-type endo-β-1,4-mannanase

MAR-2020 As enzimas podem melhorar a digestibilidade dos manano-ligossacarídeos presentes nas dietas do gado. Desta forma, o rúmen bovino contém uma comunidade microbiana altamente adaptada à decomposição da biomassa lignocelulósica. Este trabalho, com uma empresa parceira, indica um mecanismo novo, complexo e cooperativo entre subsitios enzimáticos e domínio auxiliar para modular a preferência pelo substrato. Ele promove a compreensão molecular da ligação e reconhecimento do substrato na família GH26 e apresenta potencial uso industrial.

TECNOLOGIA

Engineering aspects of hydrothermal pretreatment: From batch to continuous operation, scale-up and pilot reactor under biorefinery concept

MAR-2020 Os biocombustíveis sustentáveis são importantes para a descarbonização do transporte rodoviário de veículos leves. O pré-tratamento hidrotérmico é considerado uma das tecnologias mais promissoras para a produção de etanol celulósico. Esta revisão fornece informações abrangentes sobre pré-tratamento hidrotérmico, incluindo desempenho em escala semi-industrial (planta piloto LNBR) e discute o projeto de processo integrado.

TECNOLOGIA

Improvement of homologous GH10 xylanase production by deletion of genes with predicted function in the Aspergillus nidulans secretion pathway

MAR-2020 Fungos filamentosos são importantes plataformas microbianas para aplicações biotecnológicas. Um desafio é a produção de altos títulos de proteínas. Neste trabalho, análises transcricionais em larga escala foram empregadas para identificação de genes associados à secreção de proteínas. Modificações genéticas nestes genes alvos resultaram em linhagens com maior produção de proteínas, demonstrando que esta estratégia é interessante para o desenvolvimento de cepas industrialmente relevantes.

TECNOLOGIA

Functional genomic analysis of bacterial lignin degraders: diversity in mechanisms of lignin oxidation and metabolism

FEV-2020 A valorização de todos os componentes da biomassa é importante para o desenvolvimento de novos bioprodutos e para descarbonização da economia. Neste trabalho, análises genômicas foram usadas para identificação de diversos mecanismos empregados por bactérias para o metabolismo de lignina, que poderá contribuir com o desenvolvimento de aplicações biotecnológicas para converter lignina em produtos de valor agregado.

TECNOLOGIA

Comparison of Biofuel Life Cycle Analysis Tools

DEZ-2019 A avaliação do ciclo de vida (ACV) é uma ferramenta para avaliar os impactos ambientais de um produto. As diferenças de modelo de ACV desafiam a credibilidade das avaliações individuais aplicadas às metas de mitigação de gases de efeito estufa. Este trabalho, em parceria com a Agência Internacional de Energia (IEA), compara as emissões de gases de efeito estufa para a produção de etanol celulósico utilizando modelos de ACV internacionalmente aceitos do Brasil, Canadá, EUA e UE. Ela fornece recomendações para promover a transparência e a harmonização dos modelos de ACV.