Algas: promessa viável?

Embora as algas tenham diversas vantagens em relação às biomassas usadas tradicionalmente no biodiesel, o cultivo e a produção delas em larga escala ainda guarda muitos desafios

Cátia Franco, de São Paulo

A razão deste súbito interesse está na elevada capacidade das algas para gerar óleo, matéria-prima chave do biodiesel. “As algas conseguem acumular cinco a dez vezes mais óleo que as demais plantas recorrentemente usadas, como a soja ou o pinhão-manso”, destaca Maria Lúcia Ghirardi, cientista principal e líder de equipe do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) dos Estados Unidos. Tem quem vá além. “É a única matéria-prima com potencial para substituir por completo os combustíveis fósseis usados nos transportes, a nível mundial. Os teores estimados para óleos e combustíveis de algas são dez a cem vezes mais elevados que os das plantas oleaginosas alternativas”, garante Lilia Maria Antunes dos Santos, pesquisadora e responsável pela algoteca da Universidade de Coimbra, de Portugal. “Além disso, não competem por solo agrícola e auxiliam na absorção de gás carbônico e no tratamento de efluentes domésticos e industriais”.

Atrativos é o que não faltam. “Existem microalgas que se adaptam a vários climas e condições de cultivo diferentes”, salienta Maria Lúcia ao comparar as exigências de cultivo de algas e de outras matérias-primas. José Durán Altisent, professor do Departamento de Produção Vegetal da Universidade Politécnica de Madri, aponta outra vantagem. “Por conta da ausência de estômatos, não há suor. Portanto, comparada às culturas tradicionais, que consomem grandes quantidades de água para produzir um quilograma de biomassa, as algas unicelulares, quando cultivadas em espaços confinados, consomem quase nenhuma água”, afirma.

Outro ponto forte das algas é o seu apelo sustentável. Vários pesquisadores afirmam que a maioria dos sistemas de cultivo de algas apresenta um balanço de energia favorável do ponto de vista ambiental. Vale ressaltar ainda que as algas podem absorver muitos dos gases hoje jogados na atmosfera.

Os desafios

Com tantos bons predicados, dá para entender por que a quantidade de iniciativas voltadas ao estudo e à prospecção de microalgas para a produção de biodiesel cresce em proporção semelhante à capacidade que as algas têm de brotar óleo. A Companhia Paranaense de Energia (Copel) é uma das que está se aventurando nessa empreitada. Seu projeto, que tem como parceiros o Instituto Agronômico do Paraná (Iapar) e a Fundação de Apoio à Pesquisa e ao Desenvolvimento do Agronegócio (Fapeagro), ainda está em nível laboratorial, com pesquisa de prospecção de cepas nativas que apresentem potencial para produção de biodiesel, mas os estudos miram uma futura produção em escala industrial.

E é justamente quando se pensa em transpor a barreira da produção experimental para a comercial que os desafios se agigantam. Respeitadas autoridades acadêmicas que estiveram presentes no workshop “Fontes Renováveis da Energia: Desafios para Utilização de Microalgas”, promovido pelo Núcleo de Pesquisas Ambientais Avançadas da Universidade Federal de Viçosa (UFV) deixam claro que há muito a se galgar antes de se viabilizar a produção em larga escala de biodiesel à base de algas.

O maior obstáculo à viabilidade comercial é o elevado custo de produção. Para resolver esse problema, os pesquisadores têm trabalhado em diversas frentes, que vão da seleção de microalgas mais produtivas e resistentes à otimização dos sistemas de cultivo, processamento da biomassa e extração dos óleos.

Tirar o óleo de dentro das algas, como bem lembra a bióloga Elisangela Andrade Angelo, que integra o projeto da Copel, tem sido uma das maiores dores de cabeça. As microalgas têm características completamente diferentes das dos grãos das oleaginosas, o que significa que os processos tradicionais não funcionam. “Portanto, é preciso adaptar ou até mesmo recorrer a novos processos”, diz.

Por, em tese, dispensarem o processo de extração do óleo, as cianobactérias, também chamadas de “algas azuis”, vêm ganhando a atenção da comunidade científica. Embora não sejam propriamente algas – são organismos procariontes que têm mais em comum com as bactérias –, elas possuem a capacidade de secretar produtos e, ao contrário das demais espécies, não precisam ser destruídas para que o óleo seja extraído. Isso garante uma produção contínua, já que não é preciso matar os lotes de algas. George Church, geneticista da Escola de Medicina de Harvard, em Boston, modificou as cianobactérias para que produzissem moléculas de hidrocarbonetos do comprimento certo para vários tipos de combustível. O resultado, segundo ele, não se limita a uma dose de óleo, mas “algo muito mais próximo do petróleo”.

Maria Lúcia, do NREL, diz que essa história de secreção não funciona bem assim. “As algas azuis excretam vários produtos, mas até onde sei, não secretam lipídios e, na verdade, acumulam quantidades muito baixas de óleo”, expõe. De acordo com ela, a extração do óleo é igualmente difícil tanto no caso das algas azuis como das verdes.

Intervenção genética

Não há definição sobre uma espécie de algas mais adequada à produção de biodiesel. Várias estão sendo estudadas e a escolha por um ou outro gênero da categoria depende também, segundo a cientista Maria Lúcia, das características geográficas e métodos de cultivo. As espécies Chlorella e Botryococcus acumulam lipídios em grandes quantidades quando derivadas de nitrogênio (veja a tabela), mas não crescem muito rapidamente.

Na busca por recursos que ajudem a potencializar a produção de lipídios, a manipulação genética tem se apresentado como grande aliada. “Existem abordagens focadas em métodos que induzem a extração do óleo de células vivas sem danificar a cultura, sistemas baseados na expressão de genes que induzem floculação das algas para facilitar a colheita e genes que degradam as paredes da célula quando a acumulação de lipídios é induzida”, enumera Maria Lúcia.

A cientista cita outro possível feito que a engenharia genética pode produzir. Ela explica que são as reações de fotossíntese que resultam na acumulação de óleo por algas e cianobactérias. A diminuição do número de moléculas de clorofila associadas a cada um dos centros de reação do aparelho fotossintético torna as algas capazes de fotossintetisar mesmo em intensidades luminosas que normalmente saturariam as reações – pode soar contraintuitivo, mas existe um ponto em que o excesso de luz atrapalha o processo de fotossíntese. Diminuir a quantidade de clorofila permitiria produzir óleo sob condições de intensidade luminosa alta. “A expectativa é que seria possível aumentar em quatro vezes a produtividade de algas com a eliminação da antena de clorofila”, diz Maria Lúcia.

Contudo, há quem faça restrições ao uso da genética nesse processo. “A utilização de organismos geneticamente modificados não é consensual dada a imprevisibilidade do seu efeito futuro sobre a biodiversidade e os ecossistemas. Além disso, como irá reagir um organismo modificado ao cultivo em larga escala?”, questiona Lilia, da Universidade de Coimbra.

Outra possibilidade já estudada pelos cientistas e que tem apresentado relativo êxito é submeter as algas a um processo de “estresse”. Numa primeira etapa, a produtividade da biomassa é maximizada. Num segundo momento, a quantidade de alimento é reduzida, expondo as algas a um estresse nutricional que induz à acumulação de lipídios. “Os pesquisadores vêm falando muito a respeito da redução do nível de nitrogênio no meio de cultura. Penso que temos que buscar o melhor agente estressante visando à quantidade e à qualidade do óleo produzido, o momento exato e a intensidade ideal do estresse a ser aplicado”, defende Maria do Carmo Calijuri, professora da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/USP).

Produção

Mas que outros recursos podem ajudar a maximizar a produção de óleo e minimizar os custos deste processo?

Os pesquisadores ouvidos por BiodieselBR são unânimes quanto à importância de aproveitar os coprodutos resultantes do cultivo das microalgas. Além do óleo, é possível obter proteínas, corantes e outros substratos que servem a propósitos múltiplos – e efetivamente podem ajudar na viabilidade econômica do processo de produção. É o que os estudiosos alcunham de “biorrefinaria”, ou seja, a utilização plena de microalgas.

Muito se discute também sobre o melhor sistema de cultivo – se em meio aberto ou fechado. Não existe um consenso a respeito, pois ambos apresentam vantagens e desvantagens. Os tanques abertos são mais baratos. Em contrapartida, deixam as algas muito vulneráveis à contaminação por outros microorganismos, o que poderia afetar a produtividade. Já os tanques fechados evitam esse perigo, porém têm um custo bem maior de instalação e de operação.

Numa equação custo-benefício, por enquanto o sistema fechado vem conquistando simpatia, muito embora ainda seja preciso aprimorar o design e a performance dos biorreatores. “Por apresentar produtividade muito mais elevada e um controle mais rigoroso das condições de cultivo e de produção de biomassa, acrescido de maiores garantias de se poder reproduzir o processo, os sistemas fechados estão favorecidos”, afirma Lilia.

A pesquisadora portuguesa acredita que a opção por um ou outro sistema irá depender de dois fatores: a espécie da alga cultivada, que pode determinar a resistência a contaminações, e as condições ambientais do local onde o cultivo será feito (quantidade e qualidade da radiação solar, temperatura, evaporação, salinidade da água etc).

Lilia ressalta também que não deve ser descartada a possibilidade de se trabalhar com sistemas híbridos (abertos e fechados). “Pode-se combinar as vantagens e minimizar as desvantagens”, pontua.

Muito embora a nova geração de biorreatores esteja apresentando resultados mais satisfatórios, esses sistemas ainda carecem de aperfeiçoamento para uma produção de larga escala. O mesmo pode-se dizer em relação às propostas de manipulação genética, muitas das quais ainda em fase embrionária e necessitando de estudos mais aprofundados que certifiquem resultados quanto à capacidade de otimização do processo produtivo.

As empresas que investem milhões em pesquisas para viabilizar a produção de biodiesel à base de algas querem uma alternativa sustentável ao combustível fóssil, mas com retorno financeiro. O que se vê no cenário atual são boas perspectivas, alimentadas por novas descobertas e avanços significativos. Entretanto, as apostas nesse terreno ainda são tímidas, se consideradas as possibilidades oferecidas. Isso porque as tecnologias e métodos disponíveis ainda não oferecem a segurança necessária para ações mais ousadas.

“Acredito que sejam necessários cerca de dez anos antes do biodiesel à base de algas se tornar viável”, estima Maria Lúcia, do NREL. A professora Maria do Carmo, da EESC/USP e a bióloga Elisagela, da Copel, são mais otimistas. “Considerando os rumos que as pesquisas estão percorrendo, bem como os recursos de pesquisa de que dispomos atualmente, pode ser que essa viabilidade não demore tantos anos quanto se levou para a produção de culturas vegetais ou mesmo do etanol”, acredita Elisangela.

O fato é que as barreiras para o cultivo de microalgas destinadas à produção de biodiesel ainda são maiores que os avanços científicos e tecnológicos obtidos até agora. A necessidade de se intensificar os estudos é patente. Traçar perspectivas para o biodiesel de algas, ainda que visto como “alternativa” ao combustível fóssil, é resvalar para o campo especulativo.