Utilizarán técnica biomédica para eficientar proceso de fermentación de la caña de azúcar

Utilizando una técnica utilizada en exámenes de laboratorio de seres humanos, un grupo de investigadores de la Facultad de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP) pretende mejorar el proceso de fermentación de la biomasa de caña de azúcar que genera etanol.

“Las bacterias y otros microorganismos a menudo interrumpen el proceso de fermentación. Esto implica enormes pérdidas de etanol, que pueden alcanzar el 5% de los aproximadamente 30 mil millones de litros producidos por año en Brasil”, dice el ingeniero agrónomo Carlos Alberto Labate, docente de la Esalq-USP.

El proyecto se desarrollará durante tres años en el ámbito del Centro de Investigación para la Innovación en Gases de Efecto Invernadero (RCGI), un Centro de Investigaciones en Ingeniería (CPE) constituido por la FAPESP y Shell en la Escuela Politécnica de la USP.

En el estudio, los investigadores utilizarán Maldi-TOF MS, un acrónimo en inglés de Ionización por desorción láser asistida por matriz Espectrometría de masas de tiempo de luz, un dispositivo que evalúa las estructuras de las proteínas que se encuentran en las membranas celulares.

“Es una tecnología descubierta en los años 1990, pero hace alrededor de 15 años comenzó a usarse en pruebas de laboratorio para pacientes ingresados ​​en Unidades de Cuidados Intensivos [UCI] con infecciones graves que ponen en peligro la vida. Son personas que no pueden esperar los resultados de la prueba común de cultivo bacteriano, que lleva mucho tiempo”, dice Labate. "Con Maldi-TOF MS, el resultado del análisis de una pequeña muestra de sangre del paciente aparece en unos 15 minutos".

Según el experto, la técnica consiste en utilizar un rayo láser con potencia para fragmentar en trozos más pequeños las proteínas presentes en las membranas de bacterias y hongos y así rastrear sus aminoácidos.

“En el ámbito médico, los espectros de masas de los péptidos se comparan inmediatamente con más de 8 mil tipos de especies bacterianas reunidas en una base de datos creada por el fabricante del dispositivo”, explica el profesor.

Hace aproximadamente cinco años, el investigador comenzó a utilizar ese equipamiento en el Laboratorio de Genética Vegetal, que dirige en la Esalq-USP, con el objetivo de analizar la fermentación industrial de la caña de azúcar. Desde entonces, el equipo del laboratorio ha estado desarrollando una base de datos a partir de muestras recolectadas en las plantas de Raízen. “La idea es identificar los microorganismos que están en las cubas de fermentación y hacer un relevamiento de ese contenido”, comenta.

A lo largo del proyecto, los investigadores pretenden ampliar esta base de datos. Las recolecciones se realizarán en dos plantas de Raízen, ubicadas en Piracicaba y Rafard, ambas en el interior de São Paulo. “A partir de los datos recopilados en campo entrenaremos un programa de inteligencia artificial para que pueda identificar cuáles son los mejores marcadores metabólicos para la fermentación. Esta información formará el repertorio de la máquina”, afirma Labate, quien agrega: “Durante el proyecto monitorearemos tres zafras de caña de azúcar. Y esto es genial, porque cuanta más información obtengamos, mejor será para el sistema computacional. "

Con esta información en la mano, los investigadores pasarán a otra etapa del proyecto: desarrollar, en colaboración con el sector privado, sensores que se instalarán en cubas de fermentación. “Estos sensores funcionarán online, de forma autónoma, enviando datos en tiempo real al software mejorado por nuestro equipo. Esta inteligencia artificial registrará entonces toda la información, como, por ejemplo, un aumento anormal del número de bacterias en fermentación, y generará así la toma de decisiones para ayudar a los técnicos de la planta”, explica el profesor.