57 Bower, B.S Fusion proteins of an exocellobiohydrolase and an endoglucanase for use in the saccharification of cellulose and hemicellulose US patent 2005093073 2005.
1.5. Mapa tecnológico no Brasil: oportunidades estratégicas no período 2010-
A Figura 1.15 apresenta o mapa tecnológico do desenvolvimento do tema “biorrefinarias: rota bio- química” no Brasil, tendo em vista a análise das vantagens competitivas potenciais para o país, prin- cipalmente no curto e médio prazo em relação às trajetórias mundiais.
As principais tendências tecnológicas referentes ao tema que foram discutidas na Seção 1.3 e as in- formações e dados constantes no panorama apresentado na Seção 1.2 deste Capítulo serviram de base para a construção do mapa tecnológico do tema “biorrefinarias: rota bioquímica” no Brasil. In- dicam-se as trajetórias dos cinco tópicos tecnológicos na Figura 1.15, considerando os períodos 2010- 2015; 2016 -2025; e 2026 -2030. A seguir, comentam-se os destaques e pontos críticos do mapa.
Observa-se, inicialmente, que o mapa tecnológico no Brasil encontra-se defasado em relação ao mapa mundial (Figura 1.14). Isso se deve fundamentalmente à falta de ações prioritárias e de inves- timentos nesta temática no país, particularmente na década de 90, quando os centros de pesquisa internacionais dedicavam-se intensamente à pesquisa para a produção de etanol de segunda ge- ração, inserida no contexto de biorrefinaria. Fato que corrobora esta afirmação é a realização anu- al de um importante evento, organizado pelos principais laboratórios norte-americanos (National
Renewable Energy Laboratory REL e Oakridge), que focaliza exclusivamente esta temática64. Dele
participam não só representantes do meio acadêmico, mas também empresarial e governamental.
Est á gios
Desenvolvimento do tema “ biorrefinarias : rota bioqu í mica ” no Brasil 2010 - 2015 2016 - 2025 2026 - 2030 Comercializa ç ão Produ ç ão/ processo Inova ç ão/ implanta ç ão Scale - up
Fase demonstra ç ão Fase piloto
Pesquisa em bancada Est á gios
Desenvolvimento do tema “ biorrefinarias : rota bioqu í mica ” no Brasil 2010 - 2015 2016 - 2025 2026 - 2030 Comercializa ç ão Produ ç ão/ processo Inova ç ão/ implanta ç ão Scale - up
Fase demonstra ç ão Fase piloto Pesquisa em bancada T1e T1e T1d T1d T1d T1b T1c T1c T1d T1c T1b T1d T1c T1b T1d T1c T1b T1d T1c T1a T1a T1a T1b T1b T1a T1b T1c T1a T1a T1a
Figura 1.15: Mapa tecnológico do tema “biorrefinarias: rota bioquímica” no Brasil:2010 – 2030 Notação: T1a – Pré-tratamento da biomassa; T1b – Produção de celulases; T1c – Biologia molecular; T1d – Produção de
biocombustíveis de segunda geração e de outras moléculas; T1e – Integração energética de processo.
Considerando-se um cenário otimista, no qual investimentos sejam priorizados, grupos com ca- pacitação comprovada nesta temática sejam mobilizados e mecanismos concretos de inter-coo- peração sejam criados, entre os quais a rede cooperativa, construiu-se o mapa tecnológico apre- sentado na Figura 1.15.
64 US Department of Energy. DOE. Symposium on Biotechnology for Fuels & Chemicals. Disponível em:http://www.simhq.org/ meetings/30symp/index.html>. Acesso em: dez 2009.
No Brasil, a grande maioria das etapas que compõem a plataforma bioquímica da biorrefinaria en- contra-se em fase embrionária (bancada), havendo um único caso em que se desenvolveu a tecno- logia de forma mais integrada e que resultou na construção de uma unidade piloto: a planta locali- zada no Centro de Pesquisas da Petrobras.
No que tange à produção de celulases (T1b), quando se avalia nossa balança comercial, verifica-se que o Brasil é fortemente dependente desses biocatalisadores. A grande totalidade de nossas impor- tações atende o setor têxtil, no qual se empregam formulados (cocktails enzimáticos) que apresen- tam composições diferentes daquelas requeridas para a completa hidrólise da celulose de biomassas residuais. Dito de outra forma, os preparados enzimáticos para a hidrólise das biomassas celulósicas, visando à produção de biocombustíveis e de outras substâncias químicas, devem possuir um balan- ceamento adequado das atividades que compõem o seu pool catalítico, que é diferente daqueles utilizados em outros segmentos industriais que empregam estes biocatalisadores.
Adicionalmente, quando se vislumbra a plataforma bioquímica da biorrefinaria, a produção de enzi- mas está inserida no portfolio de produtos/insumos nesta concepção. A isto se denomina produção dedicada (dedicated production) de enzimas, cujo desempenho dependerá da origem da matéria- prima e dos pré-tratamentos utilizados. Como colocado anteriormente, o país possui grupos que poderiam, indubitavelmente, acelerar a viabilização da produção industrial desses biocatalisadores. Já a construção de microrganismos recombinantes, através das técnicas modernas da Biologia Mo- lecular (T1c), que devem ser empregadas para se avançar na integração de processo (modelos inte- grado e consolidado), segue a tendência mundial, tendo em vista se tratar de um tema mais recente e fortemente demandante de pesquisa e inovação.
Quanto à etapa de produção de biocombustíveis e outras substâncias químicas de biomassas de composição lignocelulósica (T1d), que é intensamente dependente das etapas pré-tratamento (quí- micos e enzimáticos), vemos, em nosso país, o desenvolvimento das tecnologias de produção tam- bém em fase embrionária. No entanto, esses processos guardam similaridades com aqueles a partir de outras matérias-primas (sacaríneas e amiláceas). De forma que, uma vez contornados os fatores limitantes das etapas que antecedem o processo produtivo propriamente dito, a tecnologia para a obtenção de tais moléculas apresentará maior viabilidade.
Um único caso, em que se tem a tecnologia já disponível para comercialização refere-se à etapa de produção de energia (T1e) no próprio complexo industrial, cuja ampla experiência dos setores sucro- alcooleiro e de celulose e papel seria facilmente incorporada/transferida para a implantação de bior- refinarias no país. O setor sucroalcooleiro acumulou grande experiência com a queima de bagaço de
cana e o setor de papel e celulose com a queima da lignina, sendo ambos os setores auto-suficientes em energia pela adoção dessas práticas industriais.
Ressalta-se que o conceito de biorrefinaria engloba também a produção de energia para atender a demanda energética de várias operações e processos unitários que comporão as unidades in- dustriais, como por exemplo: moagem, pré-tratamentos, filtração, fermentação, centrifugação, destilação, entre outros.
A Figura 1.16 representa o portfolio tecnológico estratégico do tema “biorrefinarias: rota bioquími- ca”, no qual os tópicos associados foram classificados e dispostos no gráfico segundo dois critérios:
(i) sustentabilidade, calculada em função do impacto econômico e socioambiental das aplicações
potenciais do tópico no período 2010-2030; e (ii) grau de esforço para atingir o posicionamento de- senhado no mapa tecnológico do Brasil (Figura 1.15).
Ideal Desejável
Desejável Aceitável
Aceitável Indesejável Indesejável Indesejável Aposta
Gráu de esforço requerido
baixo médio alto
Su st en ta b ili d ad e m éd ia a lt a b a ix a T1a T1b T1c T1d T1e
Figura 1.16: Portfolio tecnológico estratégico do tema “biorrefinarias: rota bioquímica” no Brasil (2010 – 2030)
Notação: T1a – Pré-tratamento da biomassa; T1b – Produção de celulases; T1c – Biologia molecular; T1d – Produção de biocombustíveis de segunda geração e de outras moléculas; T1e – Integração energética de processo.
Ao se analisar o portfolio tecnológico da Figura 1.16, confirma-se o posicionamento estratégico indi- cado nos mapas tecnológicos (Figuras 1.14 e 1.15), particularmente no que tange aos tópicos em po- sição desejável, a saber: “pré-tratamento” (T1a); “produção de biocombustíveis de segunda geração e de outras moléculas” (T1d); e “integração energética de processo” (T1e). Cabe ressaltar, porém, que os tópicos com maior potencial e que representam as chamadas “apostas” estratégicas para o país são “produção de celulases” (T1b) e “biologia molecular” (T1c).
No que concerne à produção de celulases (T1b), o Brasil é fortemente demandante de preparados comerciais de multinacionais (Genencor e Novozymes) para atender outros segmentos industriais, como mencionado anteriormente, sendo a incipiente produção brasileira não competitiva com a daqueles grupos. A falta de políticas industriais definidas para a produção de biocatalisadores em nosso país, nas décadas passadas, também obstaculizou os desenvolvimentos nesta temática. No entanto, o amplo conhecimento acumulado nas universidades e instituições de C&T brasileiras exi- girá um grau de esforço mediano para a materialização desses desenvolvimentos, que deverão resul- tar em um alto impacto econômico e socioambiental.
Quanto ao tópico “biologia molecular” (T1c), embora sejam identificados grupos internacionais que já anunciaram a construção de células ótimas para as bioconversões pretendidas, ainda veri- ficam-se gargalos que necessitam ser resolvidos, particularmente no tocante à robustez e tolerân- cia das células recombinantes aos seus produtos do metabolismo e a outras substâncias geradas nos processos hidrolíticos.