Em um mundo pressionado pela crise climática e pela necessidade urgente de reinventar a forma como se produz energia e materiais, algumas respostas não vêm da pressa, mas do tempo – o tempo da ciência. É nesse intervalo entre a observação paciente da natureza e a aplicação industrial, que se constrói o trabalho de Marcos Buckeridge. Professor titular do Instituto de Biociências da USP, ele coordena pesquisas que investigam como plantas, micro-organismos e até insetos, como baratas, podem ajudar a transformar biomassa vegetal em energia e novos materiais de forma mais eficiente e sustentável.
À frente do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (INCT do Bioetanol) e com uma trajetória dedicada à bioenergia, às mudanças climáticas e às políticas públicas, Buckeridge ajudou a desvendar a estrutura da parede celular da cana-de-açúcar, um dos grandes desafios científicos por trás do avanço dos biocombustíveis no Brasil. A partir desse conhecimento, seu grupo passou a explorar enzimas da própria cana e de insetos para criar coquetéis enzimáticos capazes de degradar essa estrutura complexa, abrindo caminho para processos industriais mais limpos, com menor consumo de energia e maior aproveitamento da matéria-prima.
Com passagem pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), onde contribuiu para relatórios históricos sobre o aquecimento global, e uma carreira que transita entre o laboratório, a formulação de políticas públicas e o debate internacional sobre clima, Buckeridge defende que inovação sustentável exige visão de longo prazo. Nesta entrevista, ele fala sobre os limites e as potências da ciência, o papel da biodiversidade brasileira na transição energética e por que, diante da gravidade do que o planeta enfrenta, entender como a natureza funciona pode ser uma das estratégias mais inteligentes para o futuro.
Quando falamos de baratas, a reação imediata costuma ser de repulsa. Como a ciência consegue ultrapassar esse filtro cultural e enxergar, nesses organismos, sistemas sofisticados capazes de inspirar soluções para desafios como energia e sustentabilidade?
Marcos Buckeridge: O nosso foco é o sistema digestivo da barata e dos insetos em geral. No laboratório, buscamos entender como a biomassa é desmontada para gerar energia a partir de açúcares polimerizados, como celulose e hemicelulose. Na natureza, esse processo nunca é feito por um único organismo: quando uma folha cai, vários seres atuam em série, cada um realizando uma etapa da degradação. As baratas são interessantes justamente porque comem praticamente qualquer coisa, o que indica que possuem mecanismos eficientes para lidar com diferentes tipos de biomassa.
É nesse sistema de “processamento” que se concentra a pesquisa?
Marcos Buckeridge: Como acontece com todos os organismos que digerem plantas, as baratas mantêm uma associação com micro-organismos no sistema digestivo. Há uma região específica onde esses micro-organismos aproveitam o que a barata não conseguiu degradar e, ao mesmo tempo, liberam mais açúcares para ela. Essa relação é comum na natureza, inclusive em humanos, e mostra que a digestão da biomassa é sempre um processo coletivo. Além disso, a biologia precisa equilibrar a degradação: se tudo fosse quebrado de uma vez, não seria possível formar o bolo alimentar, nem absorver os nutrientes.
A partir disso, nosso trabalho busca identificar genes e enzimas capazes de degradar biomassa, estudando todo o trajeto do alimento no inseto, desde a mastigação até o final do trato digestivo. Já fizemos estudos com baratas, cupins e larvas de Tenebrio, analisando tanto os micro-organismos, quanto os consórcios enzimáticos formados nesse processo.
Como transformar essas descobertas sobre o sistema digestivo de insetos em soluções concretas para a indústria, especialmente no desenho de usinas e processos de bioenergia?
Marcos Buckeridge: Do ponto de vista energético, o grande desafio da bioenergia no Brasil é que aproveitamos apenas parte da cana-de-açúcar. Somos muito eficientes na extração da sacarose do colmo, que vai para a produção de açúcar e etanol por fermentação, mas isso representa apenas cerca de um terço da energia total da planta. Os outros dois terços ficam na palha, que é degradada naturalmente pelos microrganismos do campo, e no bagaço, que geralmente é queimado para gerar bioeletricidade, em um processo pouco eficiente.
Se desse para degradar essa biomassa de forma mais eficiente, seria possível aumentar a produção de etanol no Brasil em até 40%. Já existem coquetéis enzimáticos usados no etanol de segunda geração, feitos a partir da celulose e da hemicelulose, mas eles são caros e chegam a representar cerca de 20% do custo de produção. Por isso, ao longo de 17 anos, nosso grupo buscou microrganismos produtores de enzimas, identificou centenas deles, desenvolveu e patenteou coquetéis próprios dentro do âmbito do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol, com financiamento do CNPq e da Fapesp.
Mais recentemente, passamos a explorar dois novos caminhos: sistemas da própria cana capazes de participar da degradação da sua parede celular e o uso de insetos como fonte de enzimas. Descobrimos centenas de enzimas na cana, uma das quais aumentou em até seis vezes a eficiência de um coquetel comercial. A ideia agora é montar um coquetel enzimático multiorganísmico, combinando micro-organismos da biodiversidade brasileira, genes da própria cana e enzimas de insetos, já que nenhum organismo sozinho consegue degradar completamente a parede celular das plantas.
O que torna essa estratégia multiorganísmica tão central dos pontos de vista biológico e energético?
Marcos Buckeridge: Se existisse um organismo capaz de degradar completamente a parede celular das plantas, isso desestabilizaria a biosfera. Um organismo que destrói tudo não deixa nada para os outros. Não dá para afirmar cientificamente que algo assim não exista, mas, na prática, o que vemos são organismos muito eficientes para partes específicas do processo. O cupim, por exemplo, degrada muito bem a celulose da madeira, mas não outras paredes celulares. É justamente por isso que escolhemos estudar os insetos: eles estão inseridos nesse processo de degradação em etapas, cada um contribuindo de uma forma diferente. A natureza funciona assim, de maneira fragmentada e complementar.
A nossa ideia é reproduzir esse modelo de forma artificial, criando um coquetel enzimático multiorganísmico, com enzimas de bactérias, protozoários e fungos, enzimas da própria cana e de outras plantas, além de enzimas dos insetos e de seus micro-organismos. Com isso, acreditamos ser possível desenvolver coquetéis enzimáticos muito mais eficientes.
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Que tipo de transformação essa abordagem pode provocar na indústria, considerando custos, eficiência energética e sustentabilidade do uso do solo?
Marcos Buckeridge: Uma coisa que fizemos foi trabalhar com resíduos agroindustriais. Selecionamos 19 resíduos principais, como restos de milho, cana e soja, materiais que o Brasil produz em grande quantidade. Já caracterizamos as paredes celulares de todos eles e publicamos esses resultados. Esses resíduos podem vir tanto de culturas como a cana-de-açúcar, que gera enorme volume de biomassa, quanto da soja e do milho. No caso do milho, por exemplo, o etanol é feito a partir do amido da semente, mas sobra grande parte do material vegetal, que é justamente o que nos interessa aqui.
Esses resíduos permitem ampliar a aplicação para a indústria. A partir deles, é possível produzir novos materiais e substâncias de alto valor agregado, como compostos com potencial antidiabético, ingredientes para a indústria cosmética e outros produtos de interesse. É isso que chamamos de biorefinaria: usar a biomassa de forma integrada, aproveitando ao máximo suas frações.
Nesse modelo, as aplicações mais nobres vêm primeiro, e o que sobra é direcionado para a produção de energia. Trata-se de uma energia renovável, capaz de substituir o petróleo, reduzir as emissões de carbono e gerar impacto direto na mitigação do aquecimento global e dos efeitos que já estamos sentindo hoje.
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E no caso da construção civil, em que desafios como calor extremo e eficiência térmica se tornam cada vez mais urgentes, como essa abordagem sistêmica pode inspirar novos materiais e soluções urbanas?
Marcos Buckeridge: Para a construção civil, há pesquisadores trabalhando justamente em compreender o que está sendo usado: como os materiais funcionam, qual é a química, qual é a física envolvida e como tudo isso se comporta em diferentes escalas, da escala nanométrica e micrométrica até a de um prédio ou de uma cidade inteira.
Na construção, isso envolve questões como produção e retenção de calor, comportamento térmico dos materiais e impacto da temperatura, algo que será cada vez mais importante. É possível desenvolver materiais que absorvam menos calor, o que faz toda a diferença em ondas de calor. Isso teria impacto direto na saúde das pessoas, especialmente em regiões onde não há acesso a ar-condicionado. Para fazer isso, é preciso integrar profissionais de saúde, de materiais e de clima, porque é necessário entender onde e como esses eventos climáticos vão ocorrer. Essa é a mesma lógica que usamos em trabalhos com arborização urbana e verde urbano: uma estratégia sistêmica.
Nesse contexto, é natural pensar se estudos como o do sistema digestivo da barata poderiam inspirar o desenvolvimento de novos materiais. Os insetos só conseguem digerir cerca de 50% do que ingerem; o restante sai nas fezes na forma de compósitos que podem ter aplicações interessantes. O próprio tenébrio [um tipo de inseto], por exemplo, tem alto teor de gordura e já vem sendo usado para alimentação, e as proteínas e resíduos gerados podem ter potencial na área de construção. Há pesquisadores na Politécnica que trabalham com concreto e materiais justamente buscando esse tipo de inovação.
Pesquisas como essa, voltadas ao desenvolvimento de novos materiais e soluções sustentáveis. Ao mesmo tempo, a crise ambiental impõe uma urgência inédita e a sociedade cobra respostas rápidas. Como convencer tomadores de decisão e a opinião pública da importância de sustentar projetos de longo prazo?
Marcos Buckeridge: A sociedade precisa deixar a ciência trabalhar. A ciência sempre influencia a vida das pessoas, mas isso acontece no tempo dela: daqui a dez anos, daqui a 17 anos, como foi no nosso caso. Quando começamos, não havia nada, era um deserto. Hoje existe conhecimento acumulado. Agora é o momento de o Brasil olhar para isso e perguntar: o que vamos fazer com esse conhecimento? Aí entra o processo de inovação. A partir disso surgem aplicações possíveis, como o uso de princípios biomiméticos, por exemplo, inspirados na barata, para melhorar materiais de construção ou desenvolver soluções baseadas na natureza.
Qual o legado dessa pesquisa para o posicionamento do Brasil no cenário global de energia limpa?
Marcos Buckeridge: O Brasil já está no topo do mundo em energia limpa entre os países continentais e precisa entrar forte na biorrefinaria. A energia em si está encaminhada; o desafio agora é diversificar. Atualmente, já estamos com projetos para produzir hidrogênio a partir do etanol para eletrificação. Já temos, inclusive, um ônibus rodando no campus da USP com essa tecnologia, que é diferente da eletrificação por bateria chinesa e aproveita a infraestrutura do etanol que o Brasil desenvolveu ao longo de um século. O etanol funciona maravilhosamente bem no Brasil, e se conseguirmos avançar nessa parte do hidrogênio, isso reforçará a posição incrível que o País tem no mundo.
