Durante dezenas de milhares de anos, os humanos confiaram na natureza para lhes fornecer todas as coisas necessárias para se tornarem mais confortáveis. Eles tecem roupas e tecidos de lã, algodão ou seda e tingem-nos com cores derivadas de plantas e animais. As árvores forneceram o material para construir casas, móveis e acessórios. Mas tudo isso mudou durante a primeira metade do século XX, quando a química orgânica desenvolveu métodos para criar muitos desses produtos a partir do petróleo. Os polímeros sintéticos derivados do petróleo, coloridos com corantes artificiais, logo substituíram as fibras naturais nas roupas e tecidos. Os plásticos substituíram rapidamente a madeira e os metais em muitos artigos de consumo, edifícios e mobiliário. No entanto, a biologia pode estar prestes a vingar-se destes bens de consumo sintéticos, derivados do petróleo. Regulamentos ambientais mais rigorosos e a massa crescente de sintéticos não degradáveis em aterros tornaram os produtos biodegradáveis novamente atraentes. A crescente preocupação com a dependência do importedoil, particularmente nos EUA, e a consciência de que o abastecimento mundial de petróleo não é ilimitado são fatores adicionais que levam as indústrias químicas e biotecnológicas a explorar a riqueza da natureza em busca de métodos que destroem os sintéticos baseados no petróleo.

Um ramo inteiro da biotecnologia, conhecido como ‘biotecnologia branca’, é dedicado a isso. Ela utiliza células vivas – desde leveduras, bolores, bactérias e plantas – e enzimas para sintetizar produtos que são facilmente degradáveis, requerem menos energia e criam menos resíduos durante a sua produção. Isto não é um desenvolvimento recente: de fato, a biotecnologia vem contribuindo para os processos industriais há algum tempo. Durante décadas, as enzimas bacterianas têm sido amplamente utilizadas na fabricação de alimentos e como ingredientes ativos em pós de lavagem para reduzir a quantidade de surfactantes artificiais. Os Escherichiacoli transgênicos são usados para produzir insulina humana em tanques de fermentação em larga escala. E a primeira enzima racionalmente projetada, usada em detergentes para quebrar a gordura, foi introduzida já em 1988. Os benefícios da exploração de processos e produtos naturais são múltiplos: eles não dependem de recursos fósseis, são mais eficientes em termos energéticos e seus substratos e resíduos são biodegradáveis, o que ajuda a diminuir seu impacto ambiental. Utilizando alternativas de substratos e fontes de energia, a biotecnologia branca já está trazendo muitas inovações para as indústrias química, têxtil, alimentícia, de embalagens e de cuidados com a saúde. Não é surpresa então que os académicos, a indústria e os decisores políticos estejam cada vez mais interessados nesta nova tecnologia, na sua economia e nas suas contribuições para um ambiente saudável, o que poderia torná-la um método credível para o desenvolvimento sustentável.

Um dos primeiros objectivos na agenda da biotecnologia branca tem sido a produção de plásticos biodegradáveis. Nos últimos 20 anos, estes esforços concentraram-se principalmente em poliésteres de 3-hidroxiácidos (PHAs), que são sintetizadosaturalmente por uma vasta gama de bactérias como reserva de energia e fonte de carbono. Estes compostos têm propriedades semelhantes aos termoplásticos sintéticos e elastómeros do propileno à borracha, mas são completamente epidamente degradados por bactérias no solo ou na água. A mais abundante PHA ispoly(3-hydroxy-butyrate) (PHB), que as bactérias sintetizam a partir da acetil-CoA. Crescendo com glicose, a bactéria Ralstonia eutropha pode acumular até 85% de seu peso seco em PHB, o que faz deste microorganismo uma bioplástica em miniatura.

Uma grande limitação da comercialização desta bactéria plástica sempre foi o seu custo, já que são 5-10 vezes mais caros do que os polímeros à base de petróleo. Portanto, muito esforço tem sido feito para aumentar os custos de produção através do desenvolvimento de melhores estirpes bacterianas, mas recentemente surgiu uma alternativa potencialmente mais econômica e ambientalmente mais amigável, ou seja, a modificação das plantas para sintetizar os PHAs. Uma pequena quantidade de PHB foi

produzido pela primeira vez em Arabidopsisthaliana após a introdução dos genes R. eutropha codificando duasenzimas que são essenciais para a conversão de acetil-CoA para PHB (Poirier et al., 1992). Monsanto (St Louis, MO, EUA) melhorou este processo em 1999. Embora esta nova onda de polímeros tenha um potencial enorme, o momento da sua evolução é incerto. Após o entusiasmo inicial, Monsanto e AstraZeneca (Londres, Reino Unido) abandonaram estes projectos devido a preocupações com os custos. “A produção de biopolímeros a partir de plantas é um desafio científico promissor e fascinante”, disse Yves Poirier do Laboratório de Biotecnologia Vegetal do Instituto de Ecologia da Universidade de Lausanne, na Suíça. Ele acha que as empresas estão relutantes em prosseguir com esses projetos porque precisam de investimentos de longo prazo que não atendam aos cronogramas financeiros e temporais das empresas. “Ainda é preciso introduzir mais modificações genéticas nas plantas para seu melhoramento”, disse ele, “e uma vez criadas essas plantas, elas exigirão protocolos específicos de colheita e tratamento, com respeito às plantas regulares”. Tudo isso se traduz em pesados investimentos em novas infra-estruturas e sistemas de processamento e em quantidade de tempo aconselhável”. Oito a dez anos é a sua estimativa aproximada de quanto tempo será necessário para que os PHAs produzidos pelas plantas se tornem economicamente viáveis.

Planos para fabricar uma camiseta a partir de açúcar de milho atingiram o mesmo impasse. Dupont (Wilmington, DE, EUA), a empresa que inventou o nylon, vem desenvolvendo há muitos anos um polímero à base de 1,3-propanodiol (DOP), com novos níveis de desempenho, resiliência e maciez. Adicionando uma dimensão ambientalmente responsável à produção, a planta de polimerização da Dupont em Decatur, Illinois (EUA), agora fabricou com sucesso o DOP a partir do açúcar de milho, um recurso renovável. Mas embora o seu polímero à base de milho, chamado Sorona®, seja mais ecologicamente correto e tenha características melhoradas, cabe novamente aos mercados torná-lo um sucesso. “A empresa planeja uma mudança efetiva da produção à base de petróleo para a produção de bio-ona”, disse Ian Hudson, Diretor de Negócios Sorona® da Dupont, “mas isso acontecerá se o processo econômico e as demandas do mercado justificarem a transição”, “

Cargill Dow (Minnetonka, MN, EUA) foi um passo além. A empresa desenvolveu um inovador biopolímero, NatureWorks™, que pode ser usado para fabricar itens como roupas, embalagens e móveis de escritório. O polímero é derivado do ácido láctico, que é obtido a partir da fermentação do açúcar de milho. Ele já foi trazido ao mercado de forma eficaz e apareceu recentemente nas mercearias americanas como um recipiente para alimentos orgânicos.

Outro produto que poderia se beneficiar muito com papel biotecnológico inovador. Muito do custo e da poluição considerável envolvidos no processo de fabricação do papel é causado pelo ‘krafting’, um método para remover a lignina do substrato de madeira. A lignina é o segundo polímero mais abundante na natureza pós-celulose e proporciona estabilidade estrutural às plantas. Em vista dos significativos benefícios econômicos que podem ser alcançados, muitos esforços de pesquisa foram feitos para reduzir a quantidade de lignina ou modificar a estrutura da lignina nas árvores, preservando o seu crescimento e integridade estrutural. Já existem árvores geneticamente modificadas com estas propriedades (Hu et al.,1999; Chabannes et al., 2001; Li et al., 2003), mas provavelmente não será feito dinheiro a partir delas em breve. Embora a indústria papeleira possa obter lucros aconselháveis através da redução dos custos de produção, ainda não foram empreendidos grandes projectos neste sentido. Alain Boudet, Professor do Centro de Biotecnologia Vegetal da Universidade Paul Sabatier (Castanet-Tolosan, França), identificou dois grandes bloqueios de estrada para a comercialização de madeira transgênica. “Em primeiro lugar, árvores com lignina alterada precisarão de moretests sobre seu desempenho real no campo fora do laboratório antes de serem amplamente utilizadas”, explicou ele. “Em segundo lugar, e com muita morosidade, será necessário conquistar a aceitação do público para os organismos ainda não transgênicos e para a distribuição de produtos derivados deles”

Biotecnologia branca também se concentra na produção de energia a partir de recursos renováveis e biomassas. O amido de milho, batata, cana-de-açúcar e trigo já é utilizado para produzir etanol como substituto da gasolina – o primeiro carro da Ford rodou com etanol. Hoje em dia, alguns combustíveis automotivos vendidos no Brasil são etanol puro derivado da cana-de-açúcar, e o restante tem um teor de 20% de etanol. Nos EUA, 10% de todo o combustível motor vendido é uma mistura de 90% de etanol e 10% de etanol. De acordo com o relatório de 2001 da Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico sobre biotecnologia e sustentabilidade industrial, os EUA têm hoje 58 usinas de combustível, que produzem quase 6 bilhões de litros de etanol por ano.

Mas transformar amido em etanol não é o método mais eficiente do ponto de vista ambiental e econômico, já que o cultivo de plantas para produção de etanol envolve o uso de herbicidas, pesticidas, fertilizantes, irrigação e maquinário. Empresas como a Novozymes (Bagsvaerd, Dinamarca), Genencor (PaloAlto, CA, EUA) e Maxygen (Redwood City, CA, EUA) estão, portanto, explorando os vales para derivar etanol especificamente de material celulóide em madeira, grama e, de forma mais atrativa, resíduos agrícolas. Grande parte do seu esforço está concentrado no desenvolvimento de celulases bacterianas mais eficazes que podem decompor os resíduos agrícolas em açúcares simples, para criar um substrato bruto mais abundante e mais fino para a produção de etanol.

Visuais esperançosos já começaram a falar de uma ‘economia de carboidratos’ em substituição à antiga ‘economia de hidrocarbonetos’. Entretanto, “fazer da biomassa uma matéria-prima eficaz não é um processo barato”, lembrou KirstenStær, Diretora de Comunicação de Partes Interessadas da Novozymes. Para colocar a produção de biocombustível em funcionamento numa base comercial, juntamente com o desenvolvimento de novos sistemas de coleta de matéria-prima e a criação de plantas de produção especial, será necessário um preço diferente para o biocombustível, comentou ela. “A estrutura de preços dos combustíveis fósseis é fixada no mercado através de marcos regulatórios. Para que a produção de biocombustíveis tenha sucesso, será necessário aplicar políticas que introduzam subsídios à produção de bioetanol, por exemplo, ou impor impostos sobre a produção de combustíveis fósseis”, disse Stær.

Isso não impediu J. Craig Venter de fundar o Institute forBiological Energy Alternatives (IBEA), em Rockville, Maryland (EUA), no ano passado, para adiantar a produção de formas mais limpas de energia. O IBEA recebeu recentemente uma doação de US$ 3 milhões do Departamento de Energia dos EUA, principalmente para a engenharia de um microorganismo artificial para produzir hidrogênio. Privado dos genes para a formação do açúcar que normalmente usam íons hidrogênio, este organismo poderia dedicar todas as suas energias à produção de hidrogênio em excesso e, idealmente, tornar-se produtor de energia assimétrica.

Biotecnologia branca também pode beneficiar a medicina e a agricultura. A vitamina B2 (riboflavina), por exemplo, é amplamente utilizada na alimentação animal, na alimentação humana e nacosmética

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e tem sido tradicionalmente fabricada em processo químico asix-step. Na BASF (Ludwigshafen, Alemanha), mais de 1.000 toneladas de vitamina B2 são agora produzidas por ano em uma única fermentação. Usando o fungo Ashbya gossypii como biocatalisador, a BASF conseguiu uma redução global no custo e impacto ambiental de 40%. Da mesma forma, a cefalexina, anantibiótico que é ativo contra bactérias Gram-negativas e que normalmente é produzido em uma síntese química longa de dez etapas, é agora produzido em um processo baseado emfermentação mais curta na DSM Life Sciences Products (Heerlen, TheNetherlands). Entretanto, a vitamina B2 é apenas uma única história de sucesso – outras vitaminas e medicamentos ainda são mais baratos de produzir com a química orgânica clássica do que com a biotecnologia branca inovadora.

Não obstante, os benefícios ambientais potenciais da mudança de troncos e bioprocessos são substanciais, pensa Wolfgang Jenseit do Instituto de Ecologia Aplicada (Friburgo, Alemanha). “Os novos processos de bioprodução substituem as reações químicas complexas”. Isto, claro, corresponde a economias significativas de energia e água”, explica Wolfgang Jenseit. Também beneficia a atmosfera: o carbono necessário para fazer bioetanol a partir da biomassa foi sequestrado pelas plantas a partir da atmosfera, e a queima do etanol não contribui para o aquecimento global, afirmou Jenseit. Esta é certamente uma boa notícia para os países que se comprometeram a tolerar as emissões de gases de efeito estufa, ratificando o tratado de Quioto.

E os benefícios econômicos são esperados a seguir. De acordo com a consultoria global McKinsey & Company, a biotecnologia branca ocupará até 10-20% de todo o mercado químico em 2010, com taxas de crescimento anual de 11-22 bilhões de euros. No entanto, existem enormes diferenças na forma como a biotecnologia branca é gerida na Europa e nos EUA, disse Jens Riese, aFrankfurt-based Principal Associate da McKinsey & Company. “Primeiro de tudo, a soma total investida nos EUA no negócio da biotecnologia branca é de US$ 250 milhões, uma soma que excede de longe o total do investimento europeu”, disse ele. “Provavelmente impulsionados por uma vontade geopolítica mais forte de se tornar independente da importação de combustíveis fósseis, os EUA têm mostrado uma propensão mais clara no desenvolvimento de tais tecnologias. A Europa, por outro lado, é culturalmente mais cautelosa e menos aventureira em aceitar metodologias inovadoras”

Mas a biotecnologia branca tem atraído o interesse da Europa. “Há consciência sobre a necessidade de inovação nesta direção”, disse Oliver Wolf, oficial científico do Institute for Prospective TechnologicalStudies em Sevilha, Espanha. “Embora ainda não exista legislação específica, estão sendo dados passos importantes para a promoção da biotecnologia branca na Europa”. A biotecnologia branca tem potenciais grandes benefícios, tanto económicos como ambientais, para uma vasta gama de aplicações. O caminho para o seu desenvolvimento está a ser preparado, mas continua a ser uma tecnologia jovem que tem de competir com uma indústria petroquímica madura, que teve quase um século para optimizar os seus métodos e processos de produção. No entanto, a crescente preocupação com o meio ambiente e a possibilidade de petróleo mais barato no futuro fazem da biotecnologia branca um sério competidor.