São Paulo, 03 de agosto de 2015

Pesquisadores da Embrapa Agroenergia investem em um meio diferente de aumentar a eficiência da produção de etanol: reduzir perdas geradas por microrganismos indesejados.

Com participação da Universidade Católica de Brasília, os pesquisadores da Embrapa identificaram arqueias em uma usina e o uso de técnicas de busca de fungos e bactérias a partir do DNA. A abordagem conhecida como metagenômica – utilizada pela Embrapa Agroenergia para saber se há microrganismos em um determinado ambiente - permite extrair o DNA das amostras sem necessidade de cultivo em meio sintético, de forma que os cientistas conseguem explorar os outros 99% de microrganismos que não são identificados pelos métodos clássicos.

Os microrganismos não comprometem a qualidade do etanol, tampouco a presença deles no ambiente de produção representa risco. Pelo contrário, é esperada em qualquer local não esterilizado, como é o caso das usinas, ressalta a pesquisadora Betania Ferraz Quirino, da Embrapa Agroenergia. Só que eles podem reduzir o volume de produção. Isso porque outros microrganismos podem competir com a levedura Saccharomyces cerevisiae pelo açúcar, deixando menos carboidratos disponíveis para a fermentação e, consequentemente, para a produção de etanol. Eles também podem produzir ácidos orgânicos que inibem a atividade metabólica da Saccharomyces cerevisiae, além de gerar biofilmes que comprometem o funcionamento dos equipamentos.

Para as análises na pesquisa da Embrapa, foram coletadas amostras de seis produtos, de diferentes etapas do processo de produção do etanol: caldo de cana proveniente de uma única propriedade rural, caldo de cana de diversas propriedades misturado, caldo clarificado, caldo evaporado, mosto e vinho. Nas etapas iniciais de produção, o estudo identificou bactérias associadas ao solo e às próprias plantas de cana-de-açúcar. Assim, a diversidade aumenta quando se analisa a mistura de caldos de canas de diferentes propriedades, já que se tem maior variedade de solos e plantas, explica a pesquisadora da Embrapa Agroenergia Betania Quirino. Leuconostoc foi o gênero predominante no primeiro caldo e Lactobacillus, no segundo.

As etapas seguintes do processo de produção nas usinas utilizam altas temperaturas, o que faz a diversidade de bactérias diminuir drasticamente. No caldo evaporado e no caldo clarificado, os testes encontraram principalmente DNA de gêneros capazes de produzir biofilmes. Essa característica é um dos fatores que pode explicar a sobrevivência desses microrganismos em ambiente com alta temperatura. Ao mesmo tempo, os biofilmes produzidos constituem um dos fatores de comprometimento de produtividade causado por microrganismos.

Já na etapa de fermentação, Lactobacillus voltam a ser o gênero dominante. Eles eram encontrados em grande número nas primeiras etapas de produção, mas a população cai drasticamente durante as fases que utilizam altas temperaturas. Uma possibilidade é que a etapa final favoreça a proliferação dos poucos sobreviventes, que crescem rapidamente. No entanto, também é possível que os equipamentos contenham Lactobacillus de fermentações anteriores, que passam, então, a ser encontrados no vinho. Isso a reforça a necessidade de limpeza cuidadosa dos equipamentos.

Na busca por fungos e arqueias, os cientistas da Embrapa Agroenergia conseguiram encontrar material genético desses microrganismos apenas nas amostras dos dois produtos das etapas mais iniciais estudadas: o caldo e a mistura de caldos. Contudo, não é possível descartar a presença deles nas fases seguintes da produção. As principais sequências de DNA de fungos encontradas são de espécies ainda não classificadas, o que sugere a presença de uma rica diversidade desses microrganismos, diferente do que apontam os estudos baseados apenas em métodos de cultivo. Quanto às arqueias, grande parte do material encontrado pertence ao filo Thaumarchaeota, o mais abundante na Terra.

Betania conclui que este estudo encontrou uma diversidade microbiana na indústria de etanol maior do que a conhecida até então. Mas ressalta que este é um espaço para muitas outras descobertas. Para começar, boa parte dos microrganismos encontrados ainda não foram classificados pela ciência e é possível que existam arqueias e fungos nos estágios mais avançado de produção que não puderam ser detectados até agora.

Levantamentos comparando a população microbiana em usinas de diferentes regiões também podem obter dados importantes para o setor, assim como estudos direcionados ao controle de contaminantes. As duas linhas de pesquisas devem ser exploradas pela Embrapa Agroenergia e parceiros nos próximos anos.