Como a capivara pode melhorar os biocombustíveis

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Como a capivara pode melhorar os biocombustíveis
Enzimas únicas encontradas no intestino de capivaras comedores de cana-de-açúcar poderiam ajudar a
converter resíduos agrícolas em biocombustíveis de baixo carbono.
Os cientistas descobriram um caminho biológico único que ocorre no intestino das capivaras que eles
acham que poderia um dia ser aproveitado para converter biomassa, como plantas ou resíduos
humanos, em biocombustíveis para ajudar a resolver a crise energética.
O estudo, publicado recentemente na revista Nature Communications, identificou novas famílias de
enzimas no intestino de capivaras que ajudam a criar energia biológica de plantas que contêm
polissacarídeos, como a celulose – algo que o corpo humano não pode fazer.
Hoje, o fornecimento mundial de energia depende de produtos obtidos a partir de recursos exaustivos –
combustíveis fósseis como carvão, petróleo e gás natural extraídos por mineração ou perfuração.
Esforços estão sendo feitos para obter substitutos na forma de biocombustíveis obtidos de plantas, algas
ou resíduos animais; também chamado de “biomassa”. A substituição de combustíveis fósseis por
biocombustíveis poderia permitir a implementação de uma economia mais circular, onde a energia pode
ser produzida usando materiais residuais, como resíduos agrícolas, que são deixados principalmente
nos campos após as colheitas e usados para alimentação animal, enviados para o aterro ou queimados.
Um grupo de pesquisa com sede na América do Sul do Centro Brasileiro de Pesquisa em Energia e
Materiais (CNPEM) vem estudando formas de usar o resíduo de culturas como fonte alternativa de
https://www.advancedsciencenews.com/how-biogas-from-human-waste-will-lead-to-energy-independence/
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combustível. Particularmente no Brasil, onde crescem extensas plantações de cana-de-açúcar, há
grande potencial.
A cana-de-açúcar é uma planta lignocelulósica, o que significa que contém altos níveis de
polissacarídeos celulose e hemicelulose, bem como um polímero chamado lignina. Sua abundância e
composição o tornam um candidato ideal a biocombustível, mas primeiro deve ser processado para
quebrar os polissacarídeos em açúcares simples usando ácido ou enzimas, o que é difícil de fazer.
“Uma de nossas linhas de pesquisa está focada na exploração da biodiversidade brasileira, focada na
descoberta de mecanismos e sistemas microbianos para superar a resistência natural de materiais
lignocelulósicos”, disse Mario Murakami, diretor científico e pesquisador principal do Laboratório
Nacional Brasileiro de Biorrenováveis (LNBR), parte do CNPEM em Campinas, São Pablo, Brasil, e líder
do estudo.
Conversão de grama em biocombustíveis
Na região sudeste do Brasil, as capivaras selvagens se adaptaram para incorporar a cana-de-açúcar em
sua dieta.
“A capivara também é conhecida como ‘mestre das gramíneas’ e tem a notável capacidade de converter
eficientemente materiais lignocelulósicos [como a cana-de-açúcar] em energia, o que é comparável ao
observado em gado e outros herbívoros maciços”, disse Murakami. “Nosso objetivo final é fornecer
novas soluções biotecnológicas que aproveitem as vantagens brasileiras, como nossa biomassa
abundante, em novos bioprodutos para mitigar a dependência social de produtos fósseis”.
Em seu estudo, os cientistas descobriram que a microbiota das capivaras metaboliza a cana-de-açúcar
em ácidos graxos de cadeia curta – os componentes encontrados nos biocombustíveis.
“Esta pesquisa foi de fato uma aventura – desde a coleta de amostras frescas no campo até a
elucidação atômica de novas famílias de enzimas com grande potencial para aplicações
biotecnológicas”, disse Gabriela Felix Persinoti, pesquisadora de bioinformática da LNBR/CNPEM, e
autora correspondente do artigo.
“Este foi um estudo de interdisciplinaridade, incluindo várias técnicas e abordagens para dissecar essa
microbiota da comunidade aos níveis atômicos”, continuou ela. “Até onde sabemos, é muito raro na
pesquisa equivalente à literatura que cobre todos esses aspectos, fornecendo novas famílias de
enzimas.”
O grupo coletou amostras de capivaras silvestres encontradas em Tatuí/São Paulo, Brasil. Eles
compararam os grupos bacterianos com os encontrados na capivara venezuelana, que não comem
cana-de-açúcar, e encontraram algumas diferenças gritantes.
Sua análise envolveu a identificação dos principais grupos bacterianos, a realização de análises
taxonômicas e genéticas, bem como a conclusão de análises estruturais e bioquímicas das proteínas
mais interessantes expressas por essas bactérias. Como resultado, a equipe foi capaz de caracterizar
duas novas famílias de enzimas que dão à capivara brasileira a capacidade única de digerir
polissacarídeos, como hemicelulose, e pectinas.
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Biotecnologia inspirada em mecanismos biológicos
O grupo de pesquisa tem uma longa trajetória de desenvolvimento de soluções biotecnológicas para
converter biomassa em biocombustíveis. Em um trabalho anterior, eles mostraram como modificar um
DNA de fungo para fazer com que ele produza um coquetel de enzimas que são capazes de quebrar
moléculas de celulose. Além dos testes em escala de laboratório, as enzimas fúngicas também foram
dimensionadas para fornecer a produção semi-industrial de etanol celulósico a partir de resíduos de
cana-de-açúcar.
Como acompanhamento do trabalho recente, os cientistas do LNBR / CNPEM planejam adicionar as
enzimas descobertas no microbioma capivana ao DNA do fungo para produzir um novo tipo de coquetel
enzimático. Melhorar a capacidade de decompor a biomassa lignocelulósica pode fornecer uma melhor
solução biotecnológica para a conversão da cana-de-açúcar em biocombustíveis.
Referência: Lucelia Cabral, et al., O microbioma intestinal do maior roedor vivo abriga sistemas
enzimáticos sem precedentes para degradar os polissacarídeos das plantas, Nature Communications
(2022). DOI: 10.1038/s41467-022-28310-y
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https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-020-01732-w
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https://www.nature.com/articles/s41467-022-28310-y