Molécula identificada por pesquisadores da USP foi testada em resíduos da cana e pode reduzir obstáculos ao etanol de segunda geração.
O bagaço que sobra depois da extração do caldo ainda guarda açúcares, mas eles ficam presos em uma estrutura vegetal rígida. Pesquisadores da Universidade de São Paulo encontraram na própria raiz da cana-de-açúcar uma enzima capaz de ajudar a liberar esse material: quando adicionada a um coquetel enzimático comercial, a molécula aumentou em até seis vezes a produção de açúcar nos testes. O resultado, publicado em 7 de outubro de 2026 no Journal of Experimental Botany, pode contribuir para tornar mais eficiente a produção de etanol de segunda geração.
A descoberta veio de uma investigação sobre os aerênquimas, canais de ar que se formam dentro das raízes. Essas estruturas aparecem quando a planta reorganiza e rompe parte das paredes celulares para abrir espaços internos. Ao acompanhar esse processo, a equipe identificou quais enzimas a cana ativa para desmontar suas próprias fibras.
O mecanismo que a planta já usa nas raízes
As raízes analisadas pertenciam à cultivar SP80-3280. Os cientistas plantaram colmos e, depois de três meses, recolheram raízes de brotos novos. Cada raiz foi dividida em quatro segmentos de um centímetro, com diferentes níveis de formação de aerênquima.
Essa divisão permitiu observar a sequência de mudanças ao longo da raiz. O grupo identificou mais de 32 mil genes em atividade, dos quais aproximadamente 5 mil estavam associados à parede celular. A comparação entre os segmentos mostrou quais ferramentas químicas entravam em ação à medida que os canais de ar se formavam.
Uma dessas ferramentas foi a ASD, sigla para alfa-L-arabinofuranosidase. A enzima atua sobre componentes estruturais da parede celular e rompe ligações específicas. Em linguagem simples, funciona como uma tesoura molecular capaz de facilitar o acesso a açúcares que permanecem protegidos no tecido vegetal.
Segundo FAPESP, pesquisadores da USP identificaram a enzima ASD nas raízes da cana e obtiveram aumento de até seis vezes na liberação de açúcar do bagaço em testes divulgados em 7 de outubro de 2026.
Por que o bagaço é difícil de aproveitar
O resíduo da cana é formado principalmente por uma rede chamada lignocelulose. Ela combina celulose, hemiceluloses e lignina, formando uma espécie de armação que dá resistência à planta. Para transformar esse material em etanol, é necessário primeiro quebrar essa rede e liberar os açúcares. Só depois eles podem ser convertidos em combustível por processos industriais.
Essa etapa é um dos principais obstáculos do etanol de segunda geração. Os coquetéis usados atualmente são produzidos, em grande parte, por microrganismos, especialmente fungos. A equipe do Laboratório de Fisiologia Ecológica de Plantas, do Instituto de Biociências da USP, testou uma possibilidade diferente: acrescentar ao processo uma enzima de origem vegetal, retirada do sistema que a própria cana emprega para remodelar suas raízes.
Para fazer o teste, os pesquisadores produziram a ASD em laboratório usando leveduras. Depois, incluíram a molécula em um coquetel comercial e aplicaram a mistura ao bagaço. O aumento de até seis vezes foi observado na quantidade de açúcar liberada, e não significa que a produção final de etanol já tenha crescido na mesma proporção. Essa conversão ainda depende de outras etapas industriais.
Dezessete anos entre a hipótese e o teste
O resultado é consequência de uma linha de pesquisa iniciada há 17 anos no laboratório coordenado pelo biólogo Marcos Silveira Buckeridge. Em 2008, ele e a pesquisadora Aline Cavalari propuseram o conceito de “cana papaia”, uma referência ao amolecimento do mamão maduro. A ideia era reproduzir na cana a separação de células que ocorre durante o amadurecimento da fruta.
Antes de procurar uma enzima com aplicação industrial, os cientistas precisaram descrever a composição e a organização da parede celular da cana. Os primeiros dados estruturais do grupo foram publicados em 2013. A pesquisa continuou com a participação de diferentes estudantes e contou com projetos apoiados pela FAPESP.
“E não é qualquer origem vegetal, é da própria cana-de-açúcar”, afirmou Marcos Silveira Buckeridge, coordenador do Lafieco e coautor do estudo.
Bruno Viana Navarro, primeiro autor do artigo, explicou que a formação do aerênquima ocorre progressivamente ao longo da raiz. A parte mais próxima da ponta apresenta menos espaços, enquanto as regiões superiores exibem uma remodelação mais avançada. Foi essa progressão que permitiu relacionar as mudanças anatômicas à atividade das enzimas.
O que ainda pode mudar na bioenergia
A ASD é apenas uma das moléculas encontradas pelo grupo. Os pesquisadores já mapearam cerca de 530 sequências genéticas e classes de enzimas na cana. Outra candidata considerada promissora atua sobre as pectinas, substâncias que funcionam como uma espécie de cimento entre as células. Quando essa ligação é enfraquecida, a estrutura da planta pode ficar mais acessível à degradação.
Os autores levantam a hipótese de que enzimas vegetais possam apresentar características mais ajustadas à biomassa da cana do que moléculas produzidas por microrganismos. Essa possibilidade ainda precisa ser testada em diferentes condições, escalas e variedades da planta. O experimento atual demonstra um ganho na liberação de açúcar em laboratório, mas não comprova, sozinho, a viabilidade econômica de uma nova tecnologia industrial.
O objetivo de longo prazo é montar um coquetel totalmente vegetal, ajustado à composição bioquímica da cana. A expectativa é combinar várias enzimas para melhorar a hidrólise do bagaço e, com isso, ampliar o aproveitamento dos resíduos na fabricação de combustíveis e outros produtos.
Por que o resultado interessa à Amazônia
O estudo foi realizado em São Paulo e não avaliou variedades cultivadas nos estados amazônicos. Ainda assim, a pesquisa dialoga com um desafio regional: aproveitar melhor resíduos agrícolas e reduzir a dependência de matérias-primas novas na produção de energia. Para Pará, Amazonas, Acre, Amapá, Rondônia, Roraima, Tocantins e Maranhão, qualquer tecnologia capaz de extrair mais valor da biomassa precisa ser avaliada conforme o tipo de cultivo, a logística e as condições locais.
Na prática, uma enzima mais eficiente não transforma automaticamente o bagaço em combustível. Serão necessários novos testes com diferentes cultivares, processos de pré-tratamento, volumes industriais e custos de produção. O próximo passo do grupo é investigar outras moléculas da “caixa de ferramentas” da cana e avançar na formulação de um coquetel vegetal customizado.
O artigo completo, intitulado Aerenchyma in sugarcane roots: a toolbox for tailoring biomass for bioenergy, está disponível para leitura no Journal of Experimental Botany.
Com informações de FAPESP.
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