Embrapa pesquisa produção de biodiesel com catalisadores enzimáticos

Publicado em 12/03/2013

Usar enzimas ao invés de catalisadores químicos na reação de produção de biodiesel é o foco do projeto “Desenvolvimento de processo de produção de biodiesel por rota enzimática” liderado pela Embrapa Agroenergia (Brasília/DF). As ações visam tanto à prospecção de microrganismos e de genes para obtenção de lipases quanto ao desenvolvimento de processos de produção do biocombustível. Entre as ações do projeto, que terá duração de três anos, também está programada a análise econômica dos processos desenvolvidos, em comparação àquele ora utilizado.

Atualmente, o biodiesel é obtido por meio da reação de transesterificação que ocorre entre um óleo e um álcool, acelerada por catalisador químico – hidróxido de sódio ou de potássio. A utilização desse tipo de catalisador, no entanto, causa alguns problemas como o alto consumo de energia, a formação de sabões, a difícil recuperação do glicerol e a geração de grande volume de efluentes, o que impacta negativamente o meio ambiente. Além disso, quando se utilizam óleos ácidos como o de dendê e de fritura, por exemplo a formação de sabões aumenta muito, o que leva à redução no rendimento da reação, além de dificultar o processo de purificação.

A ideia da equipe liderada pela pesquisadora Thaís Salum é substituir o catalisador químico por lipases, as enzimas que têm capacidade de transformar os ácidos graxos presentes nos óleos vegetais ou nas gorduras animais.  

Para executar as ações do projeto, a Embrapa Agroenergia conta com a parceria de seis unidades da Embrapa: Recursos Genéticos e Biotecnologia (Brasília/DF), Pantanal (Corumbá/MS), Agroindústria de Alimentos (Rio de Janeiro/RJ), Instrumentação (São Carlos/SP), Cerrados (Planaltina/DF) e Meio Ambiente (Jaguariúna/SP), além da Universidade de Brasília e Universidades Federais do Paraná e de São Carlos.

Como resultado das pesquisas, o projeto pretende, além de solucionar os problemas da catálise alcalina, e aproveitar resíduos gerados na cadeia de produção do biodiesel e do álcool. Demonstrará também o potencial de utilização da biodiversidade microbiana brasileira para a superação de limitações tecnológicas.

Thaís Salum destaca que a transesterificação enzimática utilizando lipases tem potencial para superar os problemas da catálise alcalina. “Não ocorrem reações de saponificação durante a reação, as lipases esterificam os ácidos graxos livres, o glicerol pode ser facilmente recuperado sem tratamento complexo, o consumo de energia no processo é mais baixo, há uma drástica redução na quantidade de efluentes e as enzimas podem ser reutilizadas”, salienta a pesquisadora.

Apesar das diversas vantagens em relação à catálise básica, a utilização de lipases para a produção de biodiesel não tem sido empregada em escala industrial principalmente devido ao custo ainda alto de produção de enzimas e à baixa eficiência das enzimas utilizadas para este fim. “Esse ainda é um gargalo”, ressalta a pesquisadora da Embrapa Agroenergia, Betania Quirino, que é responsável pela etapa de prospecção de genes codificadores de lipases. A fim de solucionar esses problemas, o projeto propõe a obtenção de novas lipases, destaca Thais Salum. “Além da estratégia de prospecção de microrganismos e de genes, realizaremos estudos da produção de lipases em meios de cultivo de baixo custo”, adianta. “Iremos isolar e identificar microrganismos associados a plantas oleaginosas, como dendê, macaúba e pinhão-manso”, diz Léia Favaro, coordenadora dessa ação de pesquisa. A ideia é prospectar em ambientes ricos em lipídios (óleos e gorduras) e também na coleção de microrganismos aplicados à agroenergia. “A coleção que a Embrapa Agroenergia possui também será utilizada, pois já temos mais de 10 mil acessos de microrganismos em nosso laboratório”, revela Favaro.

A outra estratégia é a prospecção de genes nas bibliotecas metagenômicas, os quais serão posteriormente clonados em leveduras. Betania Quirino explica que a prospecção será realizada por abordagem metagenômica em bibliotecas que foram construídas a partir do DNA obtidos em coletas realizadas em solos da Amazônia e do Cerrado, além de rúmen de caprinos.

Thaís salienta que os microrganismos que forem bons produtores de lipases serão cultivados em meios de cultivo líquidos e sólidos de baixo custo contendo resíduos da cadeia produtiva de biocombustíveis.

A pesquisadora Cristiane Farinas, da Embrapa Instrumentação, vai trabalhar no projeto, adaptando, para a produção de lipases, um processo de obtenção de enzimas do tipo celulase já desenvolvido pela Unidade em que trabalha. Ela explica que, embora já existam alguns processos para obtenção de lipases, é preciso desenvolver métodos para otimizá-los, aumentando a produção e reduzindo custos.

Na Embrapa Agroindústria de Alimentos, a produção das enzimas será testada utilizando como meio de cultura a própria torta do dendê. Para o pesquisador Edmar das Merces Penha, essa é uma forma reduzir o impacto ambiental dos resíduos e agregar valor à cadeia produtiva.

As lipases produzidas serão empregadas em reações de transesterificação para a produção de biodiesel, utilizando como matérias-primas o óleo de dendê e o etanol. Atualmente, na fabricação do biodiesel utiliza-se metanol. A líder do projeto, Thaís Salum, salienta que o metanol é mais utilizado por ser mais barato e reativo do que o etanol. Entretanto, há um grande interesse em substituir o metanol pelo etanol na produção do biodiesel, pois este segundo álcool é menos tóxico e é renovável, ao contrário do metanol, que ora é produzido principalmente de fontes fósseis não-renováveis, como o gás natural.

Informação de: Página Sustentável