Inovação Sustentável na Produção de Papel
Um grupo de pesquisadoras da Universidade de São Paulo (USP) e da Universidade Estadual Paulista (Unesp) fez uma descoberta significativa na área de biotecnologia: uma enzima obtida de fungo cultivado em resíduos agrícolas, capaz de substituir produtos químicos nocivos no branqueamento da polpa de celulose. O estudo, que recebeu apoio da FAPESP, foi publicado na revista Bio Resources e apresenta uma alternativa mais segura e sustentável para a indústria papeleira.
Tradicionalmente, o processo de branqueamento da celulose utiliza reagentes oxidantes à base de cloro, como o dióxido de cloro, que são altamente tóxicos. Estes produtos químicos não apenas poluem os efluentes, mas também podem liberar gases prejudiciais à saúde humana, tornando o processo industrial bastante problemático. A nova tecnologia, por sua vez, se destaca pela utilização de resíduos agrícolas, reduzindo assim o impacto ambiental.
De acordo com Diandra de Andrades, primeira autora do estudo, a enzima produzida apresenta uma estabilidade térmica superior à de outras enzimas fúngicas mencionadas na literatura científica. Isso aumenta seu potencial de uso na indústria. “Estamos oferecendo uma alternativa mais sustentável para a produção de papel, que minimiza o uso de substâncias químicas tóxicas. Dado que o Brasil é um dos líderes mundiais na produção de celulose de eucalipto, desenvolver tecnologias de branqueamento mais ecológicas é essencial,” afirma Diandra, que conduziu o projeto durante seu pós-doutorado na Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP, com o suporte da FAPESP.
O Papel da Xilanase na Eficiência do Branqueamento
A enzima em questão, conhecida como xilanase, é capaz de degradar a xilana, uma hemicelulose que se encontra na parede celular de várias plantas, incluindo o eucalipto. A presença da xilanase facilita a remoção das frações de xilana ligadas à lignina residual na polpa após o cozimento da madeira na indústria. Essa degradação não apenas aumenta a alvura da celulose, mas também melhora a eficiência nas etapas subsequentes de branqueamento.
A xilanase foi extraída do fungo Aspergillus caespitosus, um microrganismo do solo descrito pela primeira vez em 1944 nos Estados Unidos e isolado na USP em 2001, a partir de amostras do campus de Ribeirão Preto. O cultivo do fungo foi realizado em dois tipos de resíduos agrícolas: bagaço de cana-de-açúcar e farelo de trigo, utilizando o método de fermentação em estado sólido. Ambos os substratos mostraram-se vantajosos devido ao seu baixo custo, à facilidade de crescimento do fungo e à alta produção de xilanase.
Inovação e Bioeconomia Circular
A utilização de bagaço de cana e farelo de trigo integra o conceito de bioeconomia circular, o que agrega valor aos resíduos agroindustriais, abundantes no Brasil. “O bagaço de cana se torna mais eficiente após um pré-tratamento com hidróxido de sódio, que separa a celulose da hemicelulose e da lignina, facilitando a penetração do fungo nas fibras. O farelo de trigo não necessita de pré-tratamento, pois já apresenta boa disponibilidade de carbono, essencial para o crescimento do fungo,” explica a professora Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli, coordenadora do projeto e co-autora do artigo.
Entretanto, a pesquisadora destaca a importância da escolha do substrato, que deve levar em conta a disponibilidade local, uma vez que isso pode influenciar os custos. Em regiões com alta produção de açúcar e etanol, como o interior de São Paulo, o bagaço de cana é o substrato mais indicado. Por outro lado, em áreas como o Rio Grande do Sul, com maior produção de trigo, o farelo de trigo se torna a melhor opção.
Desafios e Futuras Aplicações
Embora o branqueamento da polpa não possa ser realizado exclusivamente com enzimas fúngicas devido à necessidade de altas temperaturas, pesquisas anteriores mostraram que a enzima do Aspergillus caespitosus tolera temperaturas em torno de 60 °C, um valor superior ao limite de muitos fungos, que não ultrapassam os 40 °C. “À medida que o processo de branqueamento avança, as temperaturas vão sendo reduzidas. Portanto, nossa enzima pode ser utilizada nas últimas etapas do processo, complementando o branqueamento químico convencional e reduzindo a necessidade de dióxido de cloro, o que diminui a carga química do processo,” esclarece Polizeli.
O próximo passo do grupo é investigar formas de imobilizar a enzima em suportes químicos, visando à reutilização em múltiplas ocasiões e potencialmente suportando temperaturas ainda mais elevadas. Uma opção promissora é o uso de nanopartículas magnéticas combinadas à nanocelulose, que poderia ser aplicada em outras indústrias, como na produção de bioetanol. Esses resultados ressaltam o imenso potencial da biodiversidade brasileira como fonte de biotecnologias sustentáveis com aplicações industriais.