Una levadura modificada incrementa la producción de azúcar de caña energía

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Agência FAPESP* –Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – En los últimos años han empezado a cultivarse en Brasil variedades de caña de azúcar obtenidas mediante el cruzamiento de las especies Saccharum officinarum y Saccharum spontaneum y denominadas caña energía, que poseen un mayor tenor de fibras y mayor robustez.
Estas “supercañas”, desarrolladas por empresas tales como GranBio y Vignis, y por instituciones como el Instituto Agronómico (IAC), despuntan como solución para incrementar la productividad de los cañaverales del país, para producir etanol de segunda generación (o etanol celulósico) y para elevar la cogeneración de energía.
Si bien son mucho más productivas que la caña de azúcar convencional, estas variedades de caña energía hasta ahora han sido destinadas a la producción de etanol y de energía eléctrica, en razón de la dificultad que reviste la cristalización de la sacarosa presente en su jugo para la producción de azúcar de mesa, el producto más rentable para las centrales.
Un grupo de investigadores del Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnología del Bioetanol (CTBE), perteneciente al Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM), ha desarrollado una levadura a partir de la levadura comercial Pedra 2 –una de las más utilizadas en el Brasil para producción de etanol–, lo que ha posibilitado la superación de este obstáculo.
La patente de esta invención se depositó a comienzos de junio en Brasil, en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI).
“El último obstáculo que restaba superar para la adopción a gran escala de la caña energía era la cristalización de su sacarosa para producir azúcar común”, declaró Maria Carolina de Barros Grassi, coordinadora asociada de la división molecular y responsable del Programa de Caña Energía en el CTBE, a Agência FAPESP.
De acuerdo con la investigadora, la proporción de fructosa, glucosa y sacarosa en la caña energía es distinta a la de la caña de azúcar tradicional. La “supercaña” posee una cantidad mayor de glucosa y fructosa y una menor concentración de sacarosa en el jugo en comparación con la caña convencional.
Asimismo, mientras que en la caña de azúcar común las moléculas de glucosa y fructosa se encuentran unidas y forman las moléculas de sacarosa, en la caña energía las moléculas de glucosa y fructosa están separadas, cosa que impide la cristalización de la sacarosa para la fabricación del azúcar.
La solución que hallaron los investigadores del CTBE consistió generar mutaciones en algunos genes de una levadura comercial que ya se utiliza en la industria de azúcar y alcohol para que consuma únicamente glucosa y fructosa.
“Al disminuir la cantidad de glucosa y fructosa en la fermentación, logramos que el jugo de la caña energía estuviera compuesto únicamente por sacarosa pura. Así fue como conseguimos cristalizarlo”, explicó De Barros Grassi.
Mayor producción por hectárea
De acuerdo con las estimaciones de los investigadores, es posible producir 35 kilos de azúcar por tonelada de caña energía con la levadura modificada, ante 71 kilos por tonelada que se producen con la caña de azúcar convencional.
Esta desventaja comparativa se compensa con la productividad de la “supercaña”, que puede ser tres veces mayor que la de la planta convencional.
Mientras que una hectárea de caña de azúcar convencional produce entre 90 y 100 toneladas de la planta con entre un 13% y un 14% de sacarosa y azúcares totales, es posible producir 180 toneladas de caña energía en idéntica superficie, con una concentración de un 8,5% de azúcar.
Los cálculos de los investigadores indican que en una hectárea de caña de azúcar convencional se producen 11,6 toneladas de azúcar. En esa misma extensión plantada con la “supercaña”, sería posible producir 15,3 toneladas de azúcar.
“La productividad de la caña energía por hectárea es mayor en comparación con la caña de azúcar convencional. Por consiguiente, la cantidad de azúcar, pero también la de etanol y la de energía producida será mayor, en función de la mayor cantidad de hojas y de bagazo disponible para la quema”, afirmó De Barros Grassi.
La investigadora ejemplifica: con una hectárea plantada de caña de azúcar convencional, una central produce 8,2 toneladas de azúcar, 1.700 mil litros de etanol (a partir de la melaza) y 5,6 megavatios-hora (MWh) de energía eléctrica excedente.
En tanto, con una hectárea plantada de caña energía, una central produciría 8,1 toneladas de azúcar, 4.600 litros de etanol y 20 MWh de energía eléctrica excedente.
En el caso de una destilería autónoma –que no produce azúcar– podrían producirse 9.200 litros de etanol y 20 MWh con caña energía, ante 6.800 litros de etanol y 5,6 MWh por hectárea producidos con la caña de azúcar convencional, según estiman los investigadores.
“La caña energía permite duplicar o triplicar el área productiva del país sin aumentar ni una hectárea, sólo con productividad”, sostuvo Gonçalo Pereira, director del CTBE y uno de los inventores de esta tecnología, junto a Paulo Eduardo Mantelatto, Jaciane Lutz Ienczak, Leandro Vieira dos Santos, Tassia Lopes Junqueira y Charles Dayan Farias de Jesus, todos ellos investigadores del CTBE.
Actualmente hay 25 mil hectáreas plantadas con caña energía en Brasil pertenecientes a grupos tales como Zillor, Raízen, Odebrecht, Citrosuco y Caramuru. Y empresas fabricantes de implementos como New Holland han venido trabajando en el desarrollo de máquinas para cosechar y plantar la “supercaña”, la cual además de la cantidad de hojas y de bagazo, tiene características distintas a las de la cañamiel convencional.
Las raíces de la caña energía son más densas que las de la caña común, lo cual permite que la planta se fije mejor en el suelo, absorba más nutrientes, crezca más rápido y almacene más carbono.
Asimismo, la “supercaña” tiene una mayor cantidad de culmos o tallos, que son más finos del que los de la caña convencional, lo cual permite un mayor perfilado y densificación de la planta y, por ende, una mayor resistencia a la sequía y al pisoteo de las máquinas cosechadoras.
“En los últimos cinco años ha disminuido mucho la productividad de la caña en Brasil debido a la mecanización de los cañaverales. La cosecha mecanizada reduce la productividad a causa del pisoteo de las máquinas, y con eso se pierde mucho en la hora de la zafra y del cultivo”, explicó Grassi.
“La caña energía sería una solución tanto para recuperar esa pérdida de productividad provocada por la mecanización, pero también para contar con una caña más robusta, con una mayor cantidad de biomasa para producción de etanol de segunda generación y otros productos químicos, además de biolectricidad”, sostuvo.
BBEST 2017 
Las tecnologías que apuntan a mejorar los procesos de producción de etanol y otros productos partiendo de la biomasa constituyen uno de los temas en debate en el Brazilian BioEnergy Science and Technology Conference (BBEST) 2017, un evento organizado en el marco del Programa FAPESP de Investigaciones en Bioenergía (BIOEN) entre los días 17 y 19 de octubre en la localidad Campos do Jordão, en São Paulo, Brasil.
La programación científica de este evento abarca temas relativos a las materias primas –tales como agronomía, mejoramiento genético y biotecnología de plantas energéticas–, además de motores y otros dispositivos de conversión, sostenibilidad e impactos ambientales y socioeconómicos.
En simultáneo con la parte científica del evento, BBEST 2017 cuenta con otras actividades con miras a promover una mayor colaboración entre el sector privado y la academia, tales como disertaciones sobre las estrategias de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) de empresas invitadas y ruedas de debate entre empresas y universidades.
A estas actividades se invitaron a grandes y medianas empresas del sector de bioenergía, aparte de startups.
La programación del evento también incluye conferencias de investigadores de Brasil y del exterior, además de sesiones de pósteres y un premio a los mejores trabajos científicos de los participantes.
Más información sobre la BBEST 2017 en: bbest.org.br.

<p><b>Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP</b> – En los últimos años han empezado a cultivarse en Brasil variedades de caña de azúcar obtenidas mediante el cruzamiento de las especies <i>Saccharum officinarum</i> y <i>Saccharum spontaneum</i> y denominadas caña energía, que poseen un mayor tenor de fibras y mayor robustez.</p>
<p>Estas “supercañas”, desarrolladas por empresas tales como GranBio y Vignis, y por instituciones como el Instituto Agronómico (IAC), despuntan como solución para incrementar la productividad de los cañaverales del país, para producir etanol de segunda generación (o etanol celulósico) y para elevar la cogeneración de energía.</p>
<p>Si bien son mucho más productivas que la caña de azúcar convencional, estas variedades de caña energía hasta ahora han sido destinadas a la producción de etanol y de energía eléctrica, en razón de la dificultad que reviste la cristalización de la sacarosa presente en su jugo para la producción de azúcar de mesa, el producto más rentable para las centrales.</p>
<p>Un grupo de investigadores del Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnología del Bioetanol (CTBE), perteneciente al Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM), ha desarrollado una levadura a partir de la levadura comercial Pedra 2 –una de las más utilizadas en el Brasil para producción de etanol–, lo que ha posibilitado la superación de este obstáculo.</p>
<p>La patente de esta invención se depositó a comienzos de junio en Brasil, en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI).</p>
<p>“El último obstáculo que restaba superar para la adopción a gran escala de la caña energía era la cristalización de su sacarosa para producir azúcar común”, declaró Maria Carolina de Barros Grassi, coordinadora asociada de la división molecular y responsable del Programa de Caña Energía en el CTBE, a <b>Agência FAPESP</b>.</p>
<p>De acuerdo con la investigadora, la proporción de fructosa, glucosa y sacarosa en la caña energía es distinta a la de la caña de azúcar tradicional. La “supercaña” posee una cantidad mayor de glucosa y fructosa y una menor concentración de sacarosa en el jugo en comparación con la caña convencional.</p>
<p>Asimismo, mientras que en la caña de azúcar común las moléculas de glucosa y fructosa se encuentran unidas y forman las moléculas de sacarosa, en la caña energía las moléculas de glucosa y fructosa están separadas, cosa que impide la cristalización de la sacarosa para la fabricación del azúcar.</p>
<p>La solución que hallaron los investigadores del CTBE consistió generar mutaciones en algunos genes de una levadura comercial que ya se utiliza en la industria de azúcar y alcohol para que consuma únicamente glucosa y fructosa.</p>
<p>“Al disminuir la cantidad de glucosa y fructosa en la fermentación, logramos que el jugo de la caña energía estuviera compuesto únicamente por sacarosa pura. Así fue como conseguimos cristalizarlo”, explicó De Barros Grassi.</p>
<p><b>Mayor producción por hectárea</b></p>
<p>De acuerdo con las estimaciones de los investigadores, es posible producir 35 kilos de azúcar por tonelada de caña energía con la levadura modificada, ante 71 kilos por tonelada que se producen con la caña de azúcar convencional.</p>
<p>Esta desventaja comparativa se compensa con la productividad de la “supercaña”, que puede ser tres veces mayor que la de la planta convencional.</p>
<p>Mientras que una hectárea de caña de azúcar convencional produce entre 90 y 100 toneladas de la planta con entre un 13% y un 14% de sacarosa y azúcares totales, es posible producir 180 toneladas de caña energía en idéntica superficie, con una concentración de un 8,5% de azúcar.</p>
<p>Los cálculos de los investigadores indican que en una hectárea de caña de azúcar convencional se producen 11,6 toneladas de azúcar. En esa misma extensión plantada con la “supercaña”, sería posible producir 15,3 toneladas de azúcar.</p>
<p>“La productividad de la caña energía por hectárea es mayor en comparación con la caña de azúcar convencional. Por consiguiente, la cantidad de azúcar, pero también la de etanol y la de energía producida será mayor, en función de la mayor cantidad de hojas y de bagazo disponible para la quema”, afirmó De Barros Grassi.</p>
<p>La investigadora ejemplifica: con una hectárea plantada de caña de azúcar convencional, una central produce 8,2 toneladas de azúcar, 1.700 mil litros de etanol (a partir de la melaza) y 5,6 megavatios-hora (MWh) de energía eléctrica excedente.</p>
<p>En tanto, con una hectárea plantada de caña energía, una central produciría 8,1 toneladas de azúcar, 4.600 litros de etanol y 20 MWh de energía eléctrica excedente.</p>
<p>En el caso de una destilería autónoma –que no produce azúcar– podrían producirse 9.200 litros de etanol y 20 MWh con caña energía, ante 6.800 litros de etanol y 5,6 MWh por hectárea producidos con la caña de azúcar convencional, según estiman los investigadores.</p>
<p>“La caña energía permite duplicar o triplicar el área productiva del país sin aumentar ni una hectárea, sólo con productividad”, sostuvo Gonçalo Pereira, director del CTBE y uno de los inventores de esta tecnología, junto a Paulo Eduardo Mantelatto, Jaciane Lutz Ienczak, Leandro Vieira dos Santos, Tassia Lopes Junqueira y Charles Dayan Farias de Jesus, todos ellos investigadores del CTBE.</p>
<p>Actualmente hay 25 mil hectáreas plantadas con caña energía en Brasil pertenecientes a grupos tales como Zillor, Raízen, Odebrecht, Citrosuco y Caramuru. Y empresas fabricantes de implementos como New Holland han venido trabajando en el desarrollo de máquinas para cosechar y plantar la “supercaña”, la cual además de la cantidad de hojas y de bagazo, tiene características distintas a las de la cañamiel convencional.</p>
<p>Las raíces de la caña energía son más densas que las de la caña común, lo cual permite que la planta se fije mejor en el suelo, absorba más nutrientes, crezca más rápido y almacene más carbono.</p>
<p>Asimismo, la “supercaña” tiene una mayor cantidad de culmos o tallos, que son más finos del que los de la caña convencional, lo cual permite un mayor perfilado y densificación de la planta y, por ende, una mayor resistencia a la sequía y al pisoteo de las máquinas cosechadoras.</p>
<p>“En los últimos cinco años ha disminuido mucho la productividad de la caña en Brasil debido a la mecanización de los cañaverales. La cosecha mecanizada reduce la productividad a causa del pisoteo de las máquinas, y con eso se pierde mucho en la hora de la zafra y del cultivo”, explicó Grassi.</p>
<p>“La caña energía sería una solución tanto para recuperar esa pérdida de productividad provocada por la mecanización, pero también para contar con una caña más robusta, con una mayor cantidad de biomasa para producción de etanol de segunda generación y otros productos químicos, además de biolectricidad”, sostuvo.</p>
<p><b>BBEST 2017 </b></p>
<p>Las tecnologías que apuntan a mejorar los procesos de producción de etanol y otros productos partiendo de la biomasa constituyen uno de los temas en debate en el Brazilian BioEnergy Science and Technology Conference (<b><a href="http://www.bbest.org.br/" target="_blank">BBEST</a></b>) 2017, un evento organizado en el marco del Programa FAPESP de Investigaciones en Bioenergía (<b><a href="http://www.fapesp.br/programas/bioen/" target="_blank">BIOEN</a></b>) entre los días 17 y 19 de octubre en la localidad Campos do Jordão, en São Paulo, Brasil.</p>
<p>La programación científica de este evento abarca temas relativos a las materias primas –tales como agronomía, mejoramiento genético y biotecnología de plantas energéticas–, además de motores y otros dispositivos de conversión, sostenibilidad e impactos ambientales y socioeconómicos.</p>
<p>En simultáneo con la parte científica del evento, BBEST 2017 cuenta con otras actividades con miras a promover una mayor colaboración entre el sector privado y la academia, tales como disertaciones sobre las estrategias de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) de empresas invitadas y ruedas de debate entre empresas y universidades.</p>
<p>A estas actividades se invitaron a grandes y medianas empresas del sector de bioenergía, aparte de <i>startups</i>.</p>
<p>La programación del evento también incluye conferencias de investigadores de Brasil y del exterior, además de sesiones de pósteres y un premio a los mejores trabajos científicos de los participantes.</p>
<p>Más información sobre la BBEST 2017 en: <b><a href="http://bbest.org.br" target="_blank">bbest.org.br</a></b>.</p>
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