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Biotecnologia Branca – 27/03/19
Metade do século XX: criação de muitos produtos a partir de óleo. Petróleo: formado a partir de restos orgânicos depositados em fundos de lagos e mares durante milhares de anos pela ação de pressão e temperatura. 
Cenário atual do consumo energético: aumento do desenvolvimento de fontes alternativas de energia. Aumento da demanda energética, dependência por combustíveis não renováveis e preocupação ambiental. 
Biotecnologia Branca: uso de métodos biológicos para otimizar processos industriais. Para geração de produtos como biocombustíveis, biomateriais, compostos químicos, enzimas industriais. Tem aplicações como: bioenergia, aditivos alimentares para humanos e animais, insumos farmacêuticos, uso doméstico → Produtos industriais que degradam mais facilmente, ambientalmente correto, novas matérias-primas, métodos de produção eficientes, redução no custo de fabricação, baixa geração de resíduos e sonumo das matérias-primas com grande impacto no mercado. 
Biocombustíveis: transformação de energia luminosa, fosfatos, água, CO2 em energia química (componentes estruturais e de reserva celular) juntamente com oxigênio. Esta energia química pode ser transformada em etanol (bioetanol).
Energia luminosa + H2O + CO2 + nitratos + fosfatos + ferro → energia química + O2 + etanol
Classificação das gerações do bioetanol de acordo com a matéria-prima utilizada:
· 1ª geração: açúcares;
· 2ª geração: materiais lignocelulósicos;
· 3ª geração: microalgas e cianobactérias.
1ª geração: cana-de-açúcar, milho e beterraba → açúcares, processo de fermentação. Processo:
· Microrganismo: Saccharomyces cerevisiae;
· Temperatura de 30-35ºC (38ºC);
· Fonte N: amônios e uréia;
· Adição de antiespumantes e antibióticos;
2ª geração: biomassa lignocelulósica → celulose, lignina;
É necessário quebrar esta biomassa para obtenção de moléculas de glicose que possam ser assimiladas pela levedura.
Palha de bagaço de cana-de-açúcar → moer e aquecer a alta pressão e temperatura → licor negro → extração de lignina → caldo de celulose → adição de enzimas → mosto → fermentação.
3ª geração: cultivo de microalga → biomassa → carboidrato → bioetanol
 → óleo
Biodiesel: combustível renovável obtido a partir de fontes vegetais, como soja, mamona e microalga. Óleo obtido é adicionado em reator com soda cáustica e metanol.
Produção de biomassa: fonte de proteína de baixo custo. Além de suplemente alimentar, estas biomassas podem ser utilizadas para acúmulo de outros compostos de interesse comercial: fármacos, cosméticos e bicombustíveis. 
· SCP – single cell protein;
· FDA – GRAS (generally regarded as safe);
Exemplo de organismo com elevado teor proteico: microalgas e leveduras. 
Produção de metabólitos: 1. Ácidos, 2. Acetona-butanol, 3. Enzimas, 4. Biopolímeros.
Ácido lático: acidulante, conservante de bebidas e alimentos, curtumes, na indústria têxtil e de lavanderia. O lactato de cálcio é utilizado na indústria de panificação, como suplementação em ração animal. Polímeros à base de ácido lático são também aplicados na produção de órgãos artificiais biocompatíveis.
Ácido itacônico: fungos do gênero Aspergillus são bons produtores, mas há investimentos em bactérias geneticamente modificadas com o gene Cis-Aconitato Decarboxilase (CAD) DOE – 12 candidatos. Aplicação: polímeros (acrílico), aditivo para óleo e nanofribras e resinas. Microrganismo: Aspergillus itaconicus (1931); Aspergillus terreus (1939); Aspergillus terreus modificado (Atual). Processo: agitação e aeração intensos, fermentação contínuo (2 dias).
Acetona-butanol: micro-organismo usado é o Clostridium acetobutilycum. Processo: Temperatura 31ºC, Substrato: Melaço, Necessita de destilação para separação dos produtos Fabricação de solventes tem aplicações em indústrias de tintas, diluentes, polímeros.
Enzimas: Macromoléculas responsáveis pela catálise de reações. São proteínas catalisadoras. Atuam nas reações com alta especificidade em relação aos substratos. Enzimas proteases catalisadoras da quebra de proteínas. Enzimas amilases catalisadoras da quebra de amido. Enzimas lipases catalisadoras da quebra de lipídeos. Aplicações: indústria de bebidas (clarificação de sucos), detergentes (remoção de manchas em lavagem de roupas). Mais utilizadas proteasas alcalinas (pH ótimo é alcalino e temperatura elevada). Micro-organismo: Bacillus sp. Processo fermentativo submerso. 
Se a enzima é o produto de interesse, considerar:
1. Processo de obtenção da enzima: fermentação;
2. Selecionar a enzima adequada: propriedades operacionais (pH, T, afinidade ao substrato e atividade);
3. Identificação e seleção de fonte adequada (selvagem, OGM);
4. Desenvolvimento do processo: meio de cultivo, crescimento;
5. Produção em larga escala (oxigênio, temperatura, biorreator); 
6. Separação e purificação.
1 a 5: upstream e 6: downstream.
Biopolímeros: poliésteres. PHA (polihidroxialcanoato) e PHB (polihidroxibutirato) - Produzidos como forma de reserva de carbono e energia. São biodegradáveis, biocompatíveis e produzidos com matéria-prima renovável. Aplicações: biomateriais para embalagem de alimentos, e outras embalagens, fraldas, cápsulas para medicamentos, enxerto ósseo.
Polissacarídeos: carboidratos que podem ser quebrados em monossacarídeos.
· Goma Xantana – Xanthomonas campestris 
· Dextrana – Leuconostoc mesenteroides 
· Alginato – Azotobacter sp. 
· Goma gelana – Pseudomonas elodea
Muito utilizados como espessantes. Outros biopolímeros: teia de aranha (proteínas) que são resistentes e elásticas para diversas aplicações. Ex: roupas esportes, calçados, curativos. Exemplo de empresa na Biotecnologia Branca: Ajinomoto. Glutamato (Aminoácido). Usado na indústria alimentícia como um flavorizante (umami). Síntese química até 1950, quando sua produção biológica, utilizando Corynebacterium glutamicum se tornou mais vantajosa economicamente.
Perguntas
1. O que é biotecnologia branca? Mencione dois exemplos. 
Biotecnologia Branca abrange a área de utilização da biotecnologia voltada aos processos industriais e à indústria no geral. Ela presta atenção especialmente ao desenvolvimento de processos e produtos que consumam menos recursos que os tradicionais, criando opções energeticamente mais eficientes ou menos poluentes. Existem numerosos exemplos de biotecnologia branca, como a utilização de microrganismos para a produção de produtos químicos, a criação e produção de novos materiais de uso cotidiano (plásticos, têxteis, etc.) e o desenvolvimento de novas fontes de energia sustentáveis, como os biocombustíveis. 
2. Qual a importância na produção de biocombustíveis?
Biocombustíveis são um tipo de combustível de origem biológica ou natural. Trata-se de uma fonte renovável de energia que é utilizada por meio da queima da biomassa ou de seus derivados, tais como o etanol, o biodiesel, o biogás e o óleo vegetal. Apresenta vantagens como menor índice de poluição com a sua queima e processamento, podem ser cultivados e, portanto, renováveis, geram empregos em sua cadeia produtiva, diminuem a dependência em relação aos combustíveis fosseis, além de aumentarem os índices de exportações do país, favorecendo a balança comercial. Entre as desvantagens dos biocombustíveis, podemos mencionar: a necessidade de amplas áreas agricultáveis, podendo intensificar o desmatamento pela expansão da fronteira agrícola
3. Qual a diferença de bioetanol de primeira, segunda e terceira geração?
Para a produção dos biocombustíveis de primeira geração são utilizados açúcares, amidos ou óleos vegetais. Eles não entram no grupo dos biocombustíveis vistos com bons olhos, quando produzidos a partir de grãos como milho ou canola, pois apresentam diversos problemas: podem impactar negativamente no preço dos alimentos, podem ameaçar a biodiversidade (quando feitos a partir de óleo de palma, por exemplo), apresentam balanço de carbono ruim, pois não reduzem significativamente a emissão de gases do efeito estufa e, às vezes, podem até atrapalhar
a redução. Devido à mudança na bioconversão, na segunda geração é possível utilizar todas as formas de biomassa lignocelulósica (macromoléculas orgânicas complexas), inclusive resíduos agrícolas e industriais, árvores e determinadas espécies de grama. Em algumas situações são utilizadas enzimas e/ou micro-organismos para auxiliar na quebra de celulose e lignina, facilitando a obtenção dos açúcares contidos na biomassa. Os biocombustíveis de segunda geração podem reduzir em 90% as emissões de gás carbônico na atmosfera, em comparação aos combustíveis fósseis. O foco dos biocombustíveis de terceira geração é a intervenção direta na produção de biomassa no campo da genômica. Para isso as colheitas destinadas à energia são previamente projetadas, utilizando técnicas eficientes de procriação rápida, com a premissa de gerar plantas que possuam propriedades mais apropriadas para converter em bioprodutos.
4. Fale sobre a importância do preparo de matéria prima para bioetanol de primeira, segunda e terceira geração, mencionando algumas etapas. 
Na primeira geração, o açúcar, amido ou óleo vegetal obtido das culturas é convertido em biodiesel ou etanol, usando transesterificação ou fermentação de levedura. Biocombustíveis de segunda geração são feitos a partir de biomassa lignocelulósica ou culturas lenhosas, resíduos agrícolas ou material residual vegetal. Os biocombustíveis de terceira geração são baseados na filosofia de usar plantas aquáticas, através do uso de algas que têm um teor de óleo natural de mais de 50%, o que Briggs sugere pode ser cultivado em tanques de algas em estações de tratamento de águas residuais. Estas algas podem então ser extraídas do sistema e transformadas em biocombustíveis. Posteriormente, o resíduo seco é reprocessado para criar etanol.
5. Mencione exemplos de metabólitos produzidos na biotecnologia branca e aplicações. 
Metabólitos produzidos na biotecnologia podem ser ácidos, acetona-butanol, enzimas e biopolímeros. Ácidos lático pode ser utilizado como conservante de bebidas e alimentos, ácido iacônico como aditivo para óleo. Acetona-butanol tem aplicação na fabricação de solventes para aplicação em industrias de tintas, diluentes e polímeros. Enzimas têm aplicações nas indústrias de bebidas (clarificação de sucos), detergentes. Poliésteres têm aplicação em biomateriais para embalagem de alimentos e polissacarídeos são muito utilizados como espessantes.