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terça-feira, 2 de dezembro de 2008

Quitosana na Produção de Etanol

O Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) aprovou financiamento de R$ 1,4 milhão para o Parque de Desenvolvimento Tecnológico (Padetec), instalado no campus da Universidade Federal do Ceará (UFCE), em Fortaleza. O dinheiro vai custear o desenvolvimento de uma tecnologia inédita voltada para o aumento da eficiência do processo de produção de etanol a partir da cana-de-açúcar. O novo processo industrial será estudado em parceria com a Polymar Ciência e Nutrição, pequena empresa de base tecnológica situada na capital cearense e ex-incubada do Padetec. Se a nova tecnologia funcionar, os produtores de álcool poderão até eliminar uma das fases do processo de produção, reduzindo custos. O projeto foi aprovado pelo BNDES no âmbito do Fundo Tecnológico (Funtec), criado para financiar projetos de pesquisa, desenvolvimento e inovação realizados em parceria por empresas e institutos, universidades ou instituições de apoio à pesquisa, como é o caso do Padetec, centro de P&D e incubador de empresas de base tecnológica.

A nova tecnologia consiste no uso de um polímero natural, a quitosana, para fazer a imobilização da levedura Saccharomyces cerevisiae, produtora das enzimas responsáveis pelo processo de fermentação que converte o açúcar em etanol. A imobilização, como explica o pesquisador Afrânio Craveiro, do Padetec, consiste em "prender" — ou encapsular, para usar o termo técnico — a enzima dentro das microesferas de quitosana. Com isso, ela suporta melhor o ambiente muito quente em que atua, resiste mais ao etanol, do ponto de vista químico; e o processo de fermentação ganha em eficiência.

Os testes em laboratório feitos pela equipe de Afrânio mostram que, ao encapsular a levedura Saccharomyces cerevisiae, a eficiência do processo de conversão do açúcar em etanol cresce 5%. Evita-se a formação de leveduras selvagens, que não são desejáveis, pois competem por nutrientes com as leveduras "sadias". Permite-se, ainda, que a levedura seja reutilizada mais vezes — elas são desprezadas quando perdem a capacidade de fermentar e começam a contaminar o meio em que atuam. No laboratório, os pesquisadores chegaram a sete utilizações, mas acreditam que podem ampliar esse número.

A Polymar domina o processo de extração e produção de quitosana para uso em alimentos funcionais e fitoterápicos. Sabe-se, por exemplo, que a quitosana tem grande capacidade de absorção de gordura; por isso, ela é utilizada num suplemento natural voltado para o combate da obesidade e para a redução de colesterol. A empresa estuda diversas aplicações desse polímero para ampliar seus negócios, e a imobilização da levedura Saccharomyces cerevisiae é uma delas.

O presidente Polymar, Alexandre Craveiro, estudou o uso de quitosana em seu doutorado. "Havia muitos trabalhos de aplicação da quitosana, em especial no Japão, e nós introduzimos isso no mercado brasileiro", lembra Alexandre. A Polymar faz um acompanhamento dos artigos científicos e do trabalho de empresas que desenvolvem aplicações para quitosana — hoje usada na indústria de cosméticos, petróleo, em produtos cirúrgicos e farmacêuticos, entre outros. Desse trabalho de benchmark, que já originou até um livro, e da experiência com a Petrobras surgiu a idéia do uso da quitosana para encapsular a levedura usada na fermentação de açúcar para produção de etanol.

Segundo Afrânio, do Padetec, o R$ 1,4 milhão obtido do banco será investido na construção de uma planta de bancada e de uma planta-piloto com capacidade para produzir 50 litros de etanol por hora. A planta maior servirá para testes e, posteriormente, para demonstração da tecnologia para os produtores de etanol. "Dependemos do bom funcionamento da planta-piloto para convencer os usineiros a adotar a tecnologia", aponta Alexandre, da Polymar.

Microesferas de Quitosana

A preparação de microesferas é uma estratégia para incrementar a capacidade de adsorção da quitosana, uma vez que as microesferas possuem uma área superficial cerca de 100 vezes maior do que a quitosana em flocos. Além disso, as microesferas apresentam cinéticas de adsorção mais rápidas e maior facilidade de manuseio e operação.Diversos estudos recentes mostram que a quitosana pode ser utilizada para preparar microesferas para diferentes propósitos. A versatilidade deste polímero permite a preparação de microesferas de diferentes formas e tamanhos, envolvendo diversos produtos e derivados.

O uso de quitosana porosa em partículas apresenta inúmeras vantagens no processo de imobilização de enzimas. Entre as principais vantagens, podemos destacar:
a) o fato da quitosana ser um material de origem natural (biopolímero), sendo desta maneira seguro para o uso e biocompatível.
b) Quando comparada com outras resinas sintéticas, sua grande quantidade de poros se apresenta de maneira uniforme desde a superfície até seu interior, provendo desta maneira uma grande difusão do substrato.
c) A presença abundante de grupos amina altamente reativos disponíveis para imobilizar enzimas via ligação covalente e pelo fato de que a quitosana, por si mesma, possui uma grande afinidade com enzimas, permitindo, desta maneira, que uma grande quantidade de enzimas possa ser imobilizada na quitosana.

Alem destas vantagens citadas anteriormente, podemos destacar ainda o fato de que, sendo a quitosana um polissacarídeo, apresenta vantagens por ter alta estabilidade em solventes orgânicos em adição a hidrofilicidade e a porosidade dos produtos formados.
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