Adalberto Pessoa Junior é Docente da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo desde 1998 da disciplina de Biotecnologia Farmacêutica. Graduou-se em Engenharia de Alimentos pela Universidade Federal de Viçosa (1984), cursou mestrado em Tecnologia Bioquímico-Farmacêutica pela Universidade de São Paulo (1991), doutorado em Tecnologia Bioquímico-Farmacêutica pela Universidade de São Paulo (1995) – com doutorado-sanduíche na Alemanha (Gesellschaftfur Biotechnologische Forschung – GBF) e Pós-Doutorado no Massachusetts Institute of Technology (MIT), USA (em 2000). Obteve título de Livre-Docente em 2001; é Professor Titular (MS-6) desde 2007; Vice-Diretor da FCF/USP no período de 2014 a 2018; Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Bioquímico-Farmacêutica (2006 a 2014); Presidente da Comissão Coordenadora do Programa (2009 a 2014); Presidente da CPG (Comissão de Pós-Graduação) da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da USP (2013-2014); Editor-Chefe do periódico Brazilian Journal of Microbiology, BJM, (2008 a 2014); Editor Associado na área de Microbiologia Industrial do BJM desde 2006; Presidente da Sociedade Brasileira de Microbiologia (2009 a 2013); Vice-Presidente da Associação Latino Americana de Microbiologia (2010-2014); orientador dos cursos de Mestrado e Doutorado no Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Bioquímico-Farmacêutica da FCF/USP (desde 1998) e em Biotecnologia Interunidades do ICB/USP (desde 2000); foi Coordenador da Rede Brasileira de Biotecnologia Farmacêutica do INCT_IF de 2009 a 2014; é membro do Corpo Docente do Colégio de Doutorado em Engenharia Química-Civil-Ambiental da Università degli studi di Genova(Itália) desde 2006; é Professor Visitante do curso de Mestrado em Energías Renovables da Universidad Autónoma de Guadalajara (México) desde 2008; é Professor Visitante do Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular e Biotecnologia Aplicada da Universidad de La Frontera (Chile) desde 2011; é pesquisador associado em projeto sobre produção de L-asparaginase (biofármaco antileucêmico) com a Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Peru; é coordenador do Convênio de Duplo-Doutorado com o Institute of Pharmaceutical Sciences, King’s College London, desde 2017. Atua, sobretudo, nos seguintes temas: biotecnologia farmacêutica – processos biotecnológicos, com ênfase em processos fermentativos; produção, purificação e aplicação de biomoléculas de interesse farmacêutico e alimentos e bioprocessos em geral. Possui 10 patentes depositadas na área de biotecnologia; mais de 270 artigos publicados em periódicos internacionais indexados pelo ISI Web of Science, com mais de 3400 citações e Índice H do ISI igual a 28. Índice H do SCOPUS = 29. Possui, ainda, 2 livros publicados na área de Biotecnologia (Purificação de Produtos Biotecnológicos – e Biotecnologia Farmacêutica). Já formou 18 Mestres; 22 doutores e supervisionou 25 pós-doutorados.

ResearchID: http://www.researcherid.com/rid/B-7963-2012.

PALESTRA: Desenvolvimento de Processo Biotecnológico para Produção de L-Asparaginase: um biofármaco antileucêmico injetável.

Há forte tendência mundial em buscar rotas alternativas para produção de princípios ativos farmacêuticos obtidos por processos biotecnológicos. Contudo, tanto na pesquisa quanto na produção industrial farmacêutica, o Brasil apresenta fraca expressão no cenário mundial. Agravando a situação, fornecedores internacionais de biofármacos para o Brasil estão perdendo o interesse no mercado e descontinuando a produção de diversos desses, principalmente os relacionados ao tratamento onco-hematológico. Nesse contexto, diversas competências científicas e tecnológicas têm se unido para a obtenção de um processo industrialmente viável de produção biotecnológica de L-Asparaginase, biofármaco amplamente utilizado no tratamento de leucemias. Duas grandes frentes de pesquisa estão sendo abordadas com objetivo de encontrar um biofármaco antileucêmico promissor: a otimização de processos de produção endógena e heteróloga da enzima, com grupos de bioprospecção de fungos dos mais variados biomas; e a engenharia racional de proteínas que utilizará como scaffol das L-Aparaginases de S. cerevisiaee de E. colipara estudos comparativos com as isoformas bacterianas atualmente empregadas na terapêutica. Para melhorar aspectos de estabilidade, biodisponibilidade, toxicidade e alergenicidade, problemas observados com as formulações bacterianas, serão utilizadas diversas abordagens nanotecnológicas como peguilação e encapsulação em vesículas poliméricas. O projeto pretende gerar um biofármaco produzido nacionalmente. Já foram isolados fungos de diferentes biomas, como cerrado, caatinga, ambiente marinho, e antártica e vários deles foram avaliados quanto à produção da enzima em shaker e em biorreator de 3 e/ou 7 litros, além de estudos por cultivo sólido, e posteriormente determinadas suas características bioquímicas e cinéticas. Os estudos visam obter E. coli recombinante e Pichia pastoris com características potencialmente melhoradas (maior meia-vida, maior estabilidade, menor toxicidade e menores efeitos colaterais) em comparação àquelas em uso clínico no Brasil e no mundo. Foi obtido um mutante de E. coli com capacidade de produção de L-asparaginase resistente a duas proteases plasmáticas e os estudos de toxicidade mostram potencial para avanço em estudos pré-clínicos. Também foi obtida uma cepa de P. pastoris recombinante com capacidade de produção de L-asparaginase com glicosilação humanizada, com grande potencial de reduzir às reações imunogênicas e, portanto, mais seguro para os pacientes. Estudos de peguilação e nanoencapsulação das novas L-asparaginases estão sendo conduzidos e os resultados têm mostrado que a peguilação sítio-dirigida tem potencial de gerar um biofármaco com melhores características do que a forma peguilada existente no mercado. Além disso, estudos de encapsulação por polimerossomos vêm sendo conduzidos com resultados promissores, sobretudo porque é uma nova alternativa no processo de nanobiotecnologia. O projeto está em andamento com o desenvolvimento de processos de produção, em boas práticas de laboratório e boas práticas de fabricação, de novas L-asparaginases com diferentes características e com importante potencial para serem produzidos nacionalmente e até mesmo para exportação.

Agradecimento: FAPESP (Proc. 2012/08617-7; CNPq: 404791/2018-2; 302431/2018-7; 3699145321548998; e 7466243552658485)

João G. Crespo – Professor of Chemical Engineering at the Faculty of Sciences and Technology – Universidade Nova de Lisboa, Portugal. Director of the Laboratory of Membrane Processes at iBET. Former Vice-Rector for Research and Innovation and former Coordinator of NOVA Doctoral School. Former Vice-President of Fundação para a Ciência e a Tecnologia (Portuguese National Science Foundation) and former Academic Dean of the Faculty of Sciences and Technology at NOVA. Member of the editorial board of “Journal of Membrane Science”, “Journal of Biotechnology”, “Desalination and Water Treatment” and “Membranes”. International expert of the “Commission des Titres d’Ingénieur”, France. Editor of 2 books in the domains of Membrane Science and Engineering, and of Sustainable Separation Processes, author of 23 book chapters and more than 250 publications referred in Scopus. Founder of the spin-off company “Zeyton Nutraceuticals”.

Research Keywords: Membrane materials and processes; Bioseparations; Valorisation of bioresources; Process Monitoring

PALESTRA: (Bio)engenharia com Membranas: Inspirado pela natureza?

Esta palestra discute como as diferentes funcionalidades da membrana afetam seu desempenho. Da mesma forma que as membranas biológicas, as membranas sintéticas podem ser projetadas para organizar o espaço físico, permitindo a definição de diferentes “compartimentos” e regulando o transporte de diversas espécies (bio) químicas entre elas. Este comportamento de seletividade e permeabilidade resulta de funcionalidades específicas das membranas, o que pode ser alcançado através da concepção de sua morfologia, caráter químico e topografia.

A regulação do transporte pode ser conseguida através da utilização de diferentes mecanismos – exclusão de tamanho, interações coulômbicas, interações de afinidade -, que determinam a taxa de transporte seletivo de diferentes espécies. Esta palestra discute a relação estrutura-função em membranas sintéticas e como essa relação pode ser usada em favor de processos de membrana específicos. Serão discutidos diferentes estudos de caso, nomeadamente para biorreatores de membrana direcionados para solutos específicos e para contactores de membrana que regulam o transporte de espécies iónicas. O uso de contactores de membrana para induzir a cristalização de proteínas será discutido em detalhes.

A relevância da topografia da membrana será também abordada visando o desenho de diferentes funcionalidades: regulação do caráter hidrofílico / hidrofóbico da superfície da membrana; melhoria das condições de dinâmica de fluidos / transferência de massa na superfície da membrana, otimizando a eficiência de entrada de energia; oferecendo uma superfície ordenada para adesão de moléculas alvo. Estas funcionalidades serão discutidas e ilustradas com vários estudos de caso.

Por fim, a necessidade de reuso membranas que após serem utilizadas e descartadas possam ser facilmente biodegradadas, evitando o acúmulo de polímeros sintéticos em aterros sanitários, com potencial contaminação de solos e corpos d’água, será abordada. O desenvolvimento de membranas biopoliméricas, que devem ser suficientemente estáveis para assegurar uma vida útil prolongada, mas simultaneamente, fáceis de degradar quando descartadas, será discutido.

Maria Margarida Diogo concluiu a sua tese de doutorado em Biotecnologia no Instituto Superior Técnico em 2004. Atualmente é Professora Assistente no Departamento de Bioengenharia do Instituto Superior Técnico, ministrando aulas de Engenharia de Células e Tecidos, Bioengenharia de Células-Tronco e Projeto em Engenharia Biomédica. É também pesquisadora sênior do Grupo de Investigação em Engenharia de Células-Tronco do Instituto de Bioengenharia e Biociências do Instituto Superior Técnico, onde lidera o tema de investigação “Bioprocessamento de Células-Tronco Humanas Pluripotentes para Medicina Regenerativa e de Precisão” (http://scerg.tecnico.ulisboa.pt/research.html). Suas atividades de pesquisa atuais estão focadas no desenvolvimento de modelos de diferenciação neural e cardíaca de células-tronco humanas pluripotentes (hPSCs), em particular células-tronco pluripotentes induzidas (hiPSCs) e sua aplicação em modelagem de doenças, triagem de drogas e testes toxicológicos. Para apoiar essas atividades, Maria Margarida Diogo desenvolveu plataformas de cultura escalonáveis para a expansão controlada e diferenciação neural de hiPSC, principalmente sob condições quimicamente definidas e sua integração com estratégias de isolamento e purificação. Visou com isso o desenvolvimento de bioprocessos para produção em larga escala de derivados de hiPSC. Destaca-se que nos últimos anos ela liderou vários projetos nacionais como PI e também participou de projetos financiados pela Comunidade Européia. Maria Margarida Diogo publicou mais de 40 artigos, 11 capítulos de livros, 1 livro e foi editora de um livro.

PALESTRA: Estratégias de bioprocessamento como ferramentas para impulsionar a aplicação de células-tronco pluripotentes induzidas pelo homem (hiPSCs) para modelagem de doenças e ensaios toxicológicos

Departamento de Bioengenharia e IBB – Instituto de Bioengenharia e Biociências, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal

As células pluripotentes estaminais induzidas pelo homem (hiPSCs) oferecem uma fonte celular quase ilimitada que pode ser utilizada para várias aplicações médicas e biotecnológicas. Nesta apresentação serão mostradas algumas das conquistas recentes do Grupo de Pesquisa em Engenharia de Células-Tronco (SCERG-IBB) relacionadas ao desenvolvimento de estratégias de bioprocessamento para impulsionar a aplicação de hiPSCs em modelagem de doenças, triagem de drogas e testes de toxicologia.

O desenvolvimento de bioprocessos capazes de produzir um grande número de hiPSCs de maneira robusta e segura é crítico para todas as aplicações que utilizam essas células (1). Neste contexto, foi desenvolvido um bioprocesso integrando a expansão e coleta de hiPSCs, dentro de um frasco giratório, usando novos microtransportadores solúveis xeno-livre (2). Na coleta celular, mais de 90% das células foram recuperadas e mantiveram seu potencial de diferenciação de pluripotência e multilinhagem. Estes resultados representam uma melhoria significativa do processamento a jusante após a expansão de hiPSC baseada em microtransportadores, contribuindo assim para um bioprocesso mais rentável e eficiente.

Além dos microcarregadores, a cultura de hiPSCs como agregados 3D vem surgindo como um promissor sistema de cultura escalonável para a diferenciação controlada dessas células (3). Este formato de cultura foi utilizado com sucesso no SCERG como uma plataforma padronizada eficiente para a geração de cardiomiócitos baseada em pequenas moléculas, usando micropoços para promover a agregação forçada de hiPSCs. A dinâmica do processo de diferenciação 3D foi caracterizada pela análise transcriptômica e o impacto da transição do processo de diferenciação de condições 2D para 3D foi estudado. Essa plataforma pode ser adaptada para realizar ensaios de triagem de cardiotoxicidade, especialmente durante o desenvolvimento do tecido cardíaco inicial, para estudar diferentes cardiomiopatias de base genética e também pode constituir um ponto de partida para o desenvolvimento de organóides cardíacos mais complexos e heterogêneos.

Quando combinadas com a biologia organóide, as estratégias de engenharia de bioprocessos também podem fornecer novas plataformas para modelar o desenvolvimento cerebral e os distúrbios neurológicos (4). Uma plataforma de cultura padronizada está sendo desenvolvida na SCERG para a produção de organóides específicos da região do cérebro, contendo neurônios característicos do prosencéfalo ventral e dorsal, de hiPSC específico do paciente e do tipo selvagem, para modelagem da Síndrome de Rett (RTT). Esta plataforma pode contribuir para uma melhor caracterização e compreensão do RTT durante os estágios iniciais do desenvolvimento neural e também pode constituir uma ferramenta promissora para o diagnóstico de doenças e para o teste de potenciais medicamentos terapêuticos.

(1) Badenes SM, Fernandes TG, Cordeiro CS, Boucher S, Kuninger D, Vemuri MC, Diogo MM, Cabral JM, “Defined Essential 8™ Medium and Vitronectin Efficiently Support Scalable Xeno-Free Expansion of Human Induced Pluripotent Stem Cells in Stirred Microcarrier Culture Systems”, (2016), PLoS One, 11(3):e0151264. doi: 10.1371/journal.pone.0151264.

(2) Rodrigues AL, Rodrigues CAV, Gomes AR, Vieira SF, Badenes SM, Diogo MM*, Cabral JMS, “Dissolvable Microcarriers Allow Scalable Expansion And Harvesting Of Human Induced Pluripotent Stem Cells Under Xeno-Free Conditions”, (2018), Biotechnol. J. doi: 10.1002/biot.201800461. [Epub ahead of print]. *Corresponding author.

(3) Miranda CM, Fernandes TG, Pascoal JF, Haupt S, Brüstle O, Cabral JMS, Diogo MM*, “Spatial and temporal control of cell aggregation efficiently directs human pluripotent stem cells towards neural commitment”, (2015), Biotechnol. J., 10(10):1612-24. doi: 10.1002/biot.201400846. *Corresponding author.

(4) Fernandes TG, Duarte ST, Ghazvini M, Gaspar C, Santos DC, Porteira AR, Rodrigues GMC, Haupt S, Rombo DM, Armstrong J, Sebastião AM, Gribnau J, Garcia-Cazorla A, Brüstle O, Henrique D, Cabral JMS, Diogo MM, “Neural commitment of human pluripotent stem cells under defined conditions recapitulates neural development and generates patient-specific neural cells”, (2015), Biotechnol. J., 10(10):1578-88. doi: 10.1002/biot.201400751.

José Viriato Coelho Vargas é Professor Titular no Departamento de Engenharia Mecânica na Universidade Federal do Paraná, UFPR, Curitiba, Brasil, e Professor Visitante no Departamento de Engenharia Mecânica e no Centro de Sistemas Avançados de Energia da Universidade Estadual da Flórida. Lidera o grupo de Energia e Ciências Térmicas da UFPR e desenvolve pesquisas científicas teóricas, numéricas e experimentais em fontes alternativas de energia, refino de petróleo, sistemas de co-geração e energia, sistemas HVAC-R, transferência de calor e massa, biotecnologia e engenharia biomédica. Os principais trabalhos em andamento do grupo envolvem o desenvolvimento de novas células de combustível, novos refrigeradores de absorção, gerenciamento térmico de todos os navios elétricos, gabinetes para embalagens eletrônicas, uso de imagens infravermelhas em engenharia e medicina, bem como a criação de uma energia sustentável. Centro de Pesquisa e Desenvolvimento (Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento de Energia Autossustentável – NPDEAS) de biodiesel derivado de microalgas e outras fontes.

A. Desenvolvimento Professional

PhD, 1994, Universidade Duke, EUA, Engenharia Mecânica.

Mestre, 1992, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Brasil, Engenharia Mecânica.

Bacharel, 1989, Instituto Militar de Engenharia, Brasil, Engenharia Mecânica e Automobilística.

Bacharel, 2013, Universidade Federal do Paraná, Brasil, Biologia.

B. Atividades Profissionais

2011 – atual: Membro do Comitê de Energia, Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, Brasil.

2004 – atual: Professor convidado, Centro de Sistemas Avançados de Energia, Universidade Estadual da Flórida, EUA (uma consulta de 3 meses por ano)

1996 – atual: Professor Titular, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR, Brasil.

2008 – 2010: Coordenador Adjunto, Área de Ciências Materiais, CAPES, Ministério da Educação, Brasil.

1999 – 2003 e 2007 – 2009: Vice-Coordenador e Coordenador do Programa Interdisciplinar de Pós-Graduação em Engenharia (PIPE), Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR, Brasil, respectivamente.

1995 – 2003: Professor convidado, Departamento de Engenharia Mecânica e Ciência de Materiais, Universidade Duke, EUA.

C. 10 Publicações Recentes Mais Relevantes (revistas: total de 131 – 128 na ISI Web of Science, 1 livro, 6 capítulos de livros, 315 trabalhos em conferências – 270 artigos e 45 resumos).

1. SUTTELL, N.G.; Vargas, J.V.C. ; Ordonez, J.C. ; PAMIDI, S.V. ; KIM, C.H. . Modeling and optimization of gaseous helium (GHe) cooled high temperature superconducting (HTS) DC cables for high power density transmission. APPLIED THERMAL ENGINEERING, v. 143, p. 922-934, 2018.
2. Yang, S.; ORDONEZ, Juan Carlos; Vargas, José Viriato Coelho. Constructal vapor compression refrigeration (VCR) systems design. INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER, v. 115, p. 754-768, 2017.
3. SELESU, NELSON F. H.; DE OLIVEIRA, THAMAYNE V. ; CORRÊA, DIEGO O. ; MIYAWAKI, BRUNO ; MARIANO, ANDRÉ B. ; Vargas, José V. C. ; VIEIRA, RAFAEL B. . Maximum microalgae biomass harvesting via flocculation in large scale photobioreactor cultivation. Canadian Journal of Chemical Engineering, v. 94, No. 2, Pages: 304–309, 2016.
4. Vargas, José Viriato Coelho; KAVA, V.; ORDONEZ, Juan Carlos; BALMANT, Wellington ; MARIANO, A. B. . Mass transfer modeling and maximization of hydrogen rhythmic production from genetically modified microalgae biomass. International Journal of Heat and Mass Transfer, v. 101, p. 1-9, 2016.
5. MORAIS, K.C.C. ; Vargas, J.V.C. ; REISEMBERGER, G.G. ; FREITAS, F.N.P. ; OLIARI, S.H. ; BRIOSCHI, M.L. ; LOUVEIRA, M.H. ; SPAUTZ, C. ; DIAS, F.G. ; GASPARIN JR, P. ; BUDEL, V.M. ; CORDEIRO, R.A.G. ; SCHITTINI, A.P.P. ; NETO, C.D. . An infrared image based methodology for breast lesions screening. Infrared Physics & Technology, v. 76, p. 710-721, 2016.
6. SOMMER, ELISE M.; Vargas, José Viriato Coelho; MARTINS, Lauber de Souza; ORDONEZ, Juan Carlos . The maximization of an alkaline membrane fuel cell (AMFC) net power output. International Journal of Energy Research (Print), v. 40, p. 924-939, 2016.
7. DILAY, E.; Vargas, J. V. C.; SOUZA, J. A.; ORDONEZ, J. C.; YANG, S.; MARIANO, A. B. A volume element model (VEM) for energy systems engineering. International Journal of Energy Research (Print), v. 39, p. 46-74, 2015.
8. BALMANT, Wellington; Oliveira, B. H.; MITCHELL, David Alexander; Vargas, José Viriato Coelho; ORDONEZ, Juan Carlos. Optimal operating conditions for maximum biogas production in anaerobic bioreactors. Applied Thermal Engineering, v. 62, p. 197-206, 2014.
9. SOMMER, Elise M ; MARTINS, Lauber de Souza ; Vargas, José Viriato Coelho ; GARDOLINSKI, José Eduardo Ferreira da Costa ; ORDONEZ, Juan Carlos ; Marino, Cláudia E. B. . Alkaline Membrane Fuel Cell (AMFC) modeling and experimental validation. Journal of Power Sources, v. 213, p. 16-30, 2012.
10. Satyanarayana, K. G. ; Mariano, A. B. ; Vargas, J. V. C. . A review on microalgae, a versatile source for sustainable energy and materials. International Journal of Energy Research, v. 35, p. 291-311, 2011.

D. Atividades Sinérgicas

1) Editor e Revisor: Membro do Conselho Editorial – International Journal of Energy Research; Editor Técnico da Engenharia Térmica – RETERM da ABCM – Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas; Revisor de agências nacionais e internacionais de fomento à pesquisa (CNPq, CAPES, FAPESP, Fundação Araucária – PR, FAPESC, FONCyT-Argentina, FWF-Áustria, Univ. Hong Kong, NSF-USA); Revisor do Int. J. Heat and Mass Transfer, Energy, Int. J. of Thermal Sciences, e outros.

2) Programas de Graduação e Pós-Graduação: criação e coordenação (2000 – 2004) do “Programa Interdisciplinar de Engenharia de Petróleo e Gás” para a formação de recursos humanos do setor de Petróleo e Gás, financiado pela Agência Nacional de Petróleo, ANP.

3) Extensão: criação e coordenação (2001 – 2011) do Curso Técnico de Petróleo e Gás Integrado ao Ensino Médio da UFPR.

4) Projetos Científicos: Investigador Principal de 10 projetos em andamento financiados por órgãos e empresas públicas brasileiras; Bolsa de Produtividade em Pesquisa nível 1A do CNPq, Brasil.

5) Participação em Associações profissionais: membro da ASME – Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos, APS – Sociedade Americana de Física e da ABCM – Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas.

E. Orientações

36 orientados e 6 co-orientados (Mestrado), 16 orientados e 6 co-orientados (Doutorado).

PALESTRA: ENERGIA LIMPA OBTIDA DE RESÍDUO SÓLIDO MUNICIPAL (RSM)

A demanda global de energia aumentou em um ritmo muito grande e, paralelamente, os Resíduos Sólidos Municipais (RSM) também aumentaram, ambos representando enormes desafios tecnológicos para o crescimento sustentável mundial. Portanto, a fim de contribuir com alternativas concretas para enfrentar a busca pela sustentabilidade, este trabalho apresenta uma análise de uma usina integrada acionada por resíduos sólidos urbanos que utiliza um filtro biológico para a fixação de emissões provenientes de combustão. A instalação localizada no Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento de Energia Auto-Sustentável (NPDEAS) da Universidade Federal do Paraná é considerada como um estudo de caso para se analisar o processo de viabilidade técnica-econômica. Para isso, é utilizado um modelo de otimização exergoeconômica da usina geradora de energia residual, que gera eletricidade e produz biomassa de microalgas. Um forno de incineração, que tem uma capacidade de 50 kg/h, aquece o gás de combustão acima de 900°C e fornece energia para um ciclo Rankine de vapor de água de 15 kW. Um conjunto de trocadores de calor pré-aquece a combustão e fornece água quente para outros processos na usina, o que garante que o gás rico em CO₂ possa ser transportado por via aérea para os fotobiorreatores de cultivo de microalgas a uma temperatura baixa, usando 9 m de coluna de fixação de altas emissões por transferência de massa. Cinco fotobiorreatores tubulares de 12 m³ são capazes de fornecer até 30.000 kg/ano de biomassa de microalgas com condições solares no sul do Brasil de 1732 kWh/m² por ano. Os resultados mostram que, considerando os serviços de incineração, a usina integrada poderia ter um período de retorno tão curto quanto 1,35 anos. Em conclusão, o sistema proporciona uma forma viável de obter energia limpa tratando termicamente os RSM, juntamente com a produção de biomassa de microalgas que pode ser transformada em uma grande variedade de bioprodutos valiosos (por exemplo, nutracêuticos, produtos farmacêuticos, rações para animais e suplementos alimentares).

Jonathan S. Dordick é Prof. Howard P. Isermann de Engenharia Química e Biológica no Instituto Politécnico Rensselaer, onde também é Assessor Sênior do Presidente para Iniciativas Estratégicas. O Prof. Dordick atuou como Vice-Presidente de Pesquisa de 2012 a 2018, foi Diretor do Centro de Biotecnologia e Estudos Interdisciplinares da Rensselaer de 2008 a 2012 e Diretor do Departamento de Engenharia Química e Biológica de Rensselaer (1998-2002), além de Químico e Engenheiro Bioquímico na Universidade de Iowa (1995-1998).

Prof. Dordick recebeu seu título de bacharel em Bioquímica e Química pela Universidade Brandeis e seu título de doutor em Engenharia Bioquímica do Instituto de Tecnologia Massachusetts. Ocupou cargos universitários em engenharia química na Universidade de Iowa (1987-1998), onde também atuou como Diretor Associado do Centro de Biocatálise e Bioprocessamento, no Instituto Politécnico Rensselaer (1998-presente), onde também realiza nomeações conjuntas nos departamentos de Engenharia Biomédica e Ciências Biológicas. O grupo de pesquisa do Prof. Dordick inclui engenheiros químicos, bio-engenheiros, cientistas de materiais, biólogos, químicos, microbiologistas e cientistas computacionais, todos focados em compreender quantitativamente os princípios biológicos e aplicá-los para o avanço da bioengenharia e biomanufatura, engenharia de células-tronco e descoberta de drogas.

Prof. Dordick recebeu inúmeros prêmios, incluindo o Food, Pharmaceutical and Bioengineering do Instituto Americano de Engenheiros Químicos, prêmio Marvin J. Johnson e prêmio Elmer Gaden ambos da Sociedade Química Americana, o prêmio International Enzyme Engineering, e um Prêmio Jovem Investigador NSF Presidential. Ele é membro eleito da National Academy of Inventors, da Sociedade Química Americana, da Associação Americana para o Avanço da Ciência e do Instituto Americano de Engenheiros Médicos e Biológicos. Ele atualmente atua nos Conselhos Científicos para várias empresas de biotecnologia e empresas de capital de risco, e tem co-fundado várias empresas, incluindo EnzyMed (agora parte da Albany Molecular Research, Inc.), Solidus Biosciences, Inc., e Red Pin Therapeutics. He também serviu em vários painéis e comitês patrocinados pela Casa Branca em biomanufatura. Dr. Dordick publicou mais de 370 artigos e é inventor / co-inventor de mais de 40 patentes e pedidos de patentes.

PALESTRA: Rompendo com os limites da natureza a partir do uso de nanocompósitos biologicamente ativos

A natureza é incomparável em sua diversidade estrutural e funcional. Em muitos casos, a natureza nos forneceu um plano para superar as lacunas do nosso arsenal terapêutico. Nós pegamos pistas da natureza para projetar conjuntos biótico-abióticos com propriedades estruturais e funcionais únicas. Nesta palestra, destacarei nossos esforços recentes para entender melhor a interface da biologia com a nanotecnologia e explorar as aplicações biotecnológicas. Descobrimos propriedades únicas de nanomateriais que estabilizam enzimas para uso em condições adversas. Nós também identificamos e desenvolvemos uma ampla gama de enzimas com atividades adaptadas para matar bactérias patogênicas, tais como Staphylococcus aureus resistente a meticilina adquirida em hospital, Listeria de origem alimentar e esporos de bacilos Foram preparados nanocompósitos e revestimentos que contêm enzimas que levaram à descontaminação de superfícies que servem como uma via segura e potencialmente aplicável para eliminar microrganismos patogênicos de superfícies comuns em hospitais, plantas de processamento de alimentos, aviões, escolas etc. Também desenvolvemos um sistema gerador de nanopartículas baseado em proteínas geneticamente codificado para controle remoto da expressão gênica por campos magnéticos alternados de radiofreqüência. Esta ponte única de biologia e ciência dos materiais pode ser usada para controlar a expressão proteica biologicamente relevante para bioterapêutica, diferenciação de células-tronco e novos biocatalizadores.

Antonio Bonomi, engenheiro químico. Doutor em Engenharia Química pela Universidade de Minnesota, EUA, 1977. Chefe da Divisão de Sustentabilidade do CTBE – Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol do CNPEM – BRASIL, desde novembro de 2008. Pesquisador sênior do IPT – Instituto de Pesquisas do Estado de São Paulo, Brasil de 1983 a 2008, desenvolvendo atividades em diferentes áreas: processos biotecnológicos, modelagem matemática e simulação, metrologia em química, entre outros. Trabalhou por mais de 35 anos no desenvolvimento da tecnologia de bioetanol, tendo diversos trabalhos publicados na área. Diretor de Biocombustíveis na AEA – Associação Brasileira de Automotores de 2005 a 2009. Gerente de Qualidade de Combustíveis da ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis de 2000 a 2003. Conselheira em programas de pós-graduação nas áreas de Engenharia Química, Biotecnologia e Bioenergia.

PALESTRA: Biorrefinaria Virtual de Cana-de-Açúcar: Um quadro avaliativo da sustentabilidade de biocombustíveis e bioprodutos

A determinação das cadeias de valor mais promissoras para a implementação de biorrefinarias requer a estimativa dos desempenhos técnico-econômicos, ambientais e sociais de diversas alternativas. Com este propósito, uma ferramenta de avaliação flexível é necessária para avaliar o estágio de desenvolvimento de novas tecnologias no campo. A Biorrefinaria Virtual Canavieira (VSB) é uma estrutura de avaliação desenvolvida pelo CTBE / CNPEM, que integra uma plataforma de simulação computacional com avaliação de sustentabilidade de diferentes alternativas de biorrefinaria através da combinação de todas as etapas da cadeia produtiva da biomassa: produção agrícola, transporte de matéria-prima, conversão industrial, uso de produtos e disposição final dos produtos. Nesta apresentação, uma visão geral da estrutura da VSB será mostrada, assim como os aspectos técnico-econômicos e ambientais de dois estudos de caso de biorrefinarias: etanol de segunda geração (2G) de material lignocelulósico de cana-de-açúcar e ácido succínico de fermentação de pentose.

José António Teixeira é atualmente Professor (Catedrático) no Departamento de Engenharia Biológica da Universidade do Minho (desde 2000). É licenciado em Engenharia Química pela Universidade do Porto (1980) e doutorado em Engenharia Química pela Universidade do Porto (1988).

Esteve envolvido em diferentes atividades de gestão, sendo chefe do Departamento de Engenharia Biológica da Univ. Minho (2000 -2012) e Chefe do Centro de Investigação em Engenharia Biológica (2012-2015).

Os seus principais interesses em pesquisa são a Biotecnologia Industrial (desenvolvimento de bioprocessos para transformação de materiais lignocelulósicos em bioetanol e produtos químicos de segunda geração, valorização de resíduos agro-industriais, desenvolvimento de biorreatores) e Biotecnologia Alimentar (processamento de alimentos não convencionais; películas comestíveis para embalagem; desenvolvimento de processos para a produção de prebióticos).

Foi responsável/co-responsável pela supervisão de 40 teses de doutorado e 25 pós-doutores e foi coordenador de 36 projetos de pesquisa científica, dos quais 7 internacionais. José Teixeira foi premiado com o “Estímulo à Excelência”, 2006, da FCT, as “Sementes da Ciência” em “Engenharia e Tecnologia”, 2011, de “Ciência Hoje”, o “Prêmio Mérito Científico”, Universidade do Minho, 2015 e é um Highly Cited Researchers (HCR), 2018. É co-editor de vários livros e o autor/co-autor de mais de 500 artigos (http://orcid.org/0000-0002-4918-3704).

PALESTRA: Tecnologias ecologicamente corretas para o processamento de materiais lignocelulósicos (LCMs)

Os materiais lignocelulósicos (LCMs) são uma das matérias-primas mais promissoras para diversos fins biotecnológicos, mas a complexidade e robustez de sua estrutura dificultam seu processamento. A conversão eficiente de LCMs em produtos de valor agregado exige o desenvolvimento de um processo adequado para sua quebra nos compostos derivados de LCMs. Os tratamentos a serem aplicados irão alterar e/ou remover a matriz circundante de lignina e hemicelulose com um aumento simultâneo da acessibilidade à celulose e desempenhar um papel fundamental no sucesso do processamento de LCMs, pois influenciarão/determinarão os estágios subsequentes de síntese de produtos de valor agregado.

Uma breve apresentação da disponibilidade e fontes/composição de diferentes LCMs será realizada seguida pela descrição dos diferentes métodos de pré-tratamento e suas vantagens/desvantagens, além do impacto nas propriedades das frações obtidas. Uma ênfase especial será dada ao uso de tecnologias ecológicas para o processamento de LCMs.

Os resultados sobre o uso destas tecnologias eco-amigáveis para a produção de diversos compostos de valor agregado (bioetanol, XOS, enzimas, fenólicos, etc) a partir de diferentes LCMs, como madeira de eucalipto e resíduos agroindustriais, serão apresentados e discutidos.

Possui graduação em Engenharia de Alimentos pela UNICAMP (1985), mestrado em Ciência de Alimentos pela Faculdade de Engenharia de Alimentos – UNICAMP (1989), doutorado em Processos Biotecnológicos pelo INSA, Toulouse, França (1996) e pós-doutorado no Department of Food Science, University of Massachusetts at Amherst-Estados Unidos (2007). Atualmente é professora titular voluntária do Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos da Universidade Federal de Santa Catarina, onde atua desde 1989. Tem experiência na área de Processos biotecnológicos, atuando principalmente na produção de poli-hidroxialcanoatos por Cupriavidus necator e microbiologia preditiva aplicada a alimentos. É pesquisadora 1D do CNPq.

PALESTRA: Modelagem matemática de processos biotecnológicos aplicada à produção de polihidroxialcanoatos.

Introdução aos modelos matemáticos utilizados em processos biotecnológicos. Uso de modelos de microbiologia preditiva em processos biotecnológicos. Resultados da aplicação de modelos matemáticos ao processo produtivo de polihidroxialcanoatos.

Raquel de Lima Camargo Giordano é graduada, mestre e doutora em Engenharia Química pela Escola Politécnica da USP e fez seu pós-doutorado no Massachusetts Institute of Technology (MIT, EUA), em 1996/97. Ela é Pesquisadora 1A do CNPq e Professora Titular Sênior do Departamento de Engenharia Química da UFSCar, onde atua desde 1980. Suas atividades de pesquisa são na área de Engenharia Bioquímica, atuando desde o doutorado com enzimas imobilizadas. Coordenou quatro grandes projetos temáticos inter-institucionais e diversos individuais, orientando nos temas: produção e separação de Penicilina G acilase expressada por microrganismos selvagens e recombinantes; síntese e purificação de antibióticos Beta-lactâmicos (penicilina G e vários semi-sintéticos); imobilização e aplicação de penicilina G acilase, D-hidantoinase, proteases, lipases, celulases e xilanases na utilização de rejeitos protéicos e lignocelulósicos, para produção de hidrolisados protéicos, biocombustíveis (bioetanol e biodiesel), e xilooligossacarídeos, dentre outros produtos. Lidera, juntamente com Paulo Tardioli, o grupo CNPq” Engenharia de Processos Enzimáticos”, LabEnz (www.labenz.deq.ufscar.br), raquel@ufscar.br.

PALESTRA: COMUNIDADE SINAFERM: DE FERMENTAÇÕES A BIOPROCESSOS.

Pretende-se, aqui, iniciar um resgate histórico do nascimento da comunidade SINAFERM, dando a conhecer aos atuais membros os pesquisadores seminais da área. A evolução desta comunidade será acompanhada seguindo a descendência científica dos principais pesquisadores da área ao longo do tempo, até chegar aos hoje atuantes na linha de frente da comunidade. A possibilidade de cometer injustiças, e de fazer interpretações errôneas, é alta, seja pela ausência de referências no tema, seja por falha humana. O desafio e seus riscos foram assumidos pela convicção de que conhecer a história é importante para um avanço seguro, e de que isto será apenas o início de um trabalho cooperativo desta comunidade que, corrigindo e/ou incorporando dados a este relato, poderá reconstituir de modo completo nossa história.

Mattheos Koffas é o Professor “Endoth Dorothy e Fred Chau ’71” no departamento de Engenharia Química e Biológica do Instituto Politécnico Rensselaer no Rensselaer Polytechnic Institute desde 2011. Ele recebeu seu PhD do MIT em 2001 sob a supervisão do Professor Gregory Stephanopoulos onde ele trabalhou na produção de aminoácidos de Corynebacterium glutamicum. Ele foi um Pesquisador Visitante na DuPont Central Research, de 2001 a 2002, onde trabalhou em bactérias metanotróficas, resultando em nove patentes. Atua na área de engenharia metabólica e biotecnologia de sistemas, com ênfase particular na biossíntese de produtos naturais. Ele é o editor de do jornal “Biotechnology Advances and Metabolic Engineering Communications”. Ele atualmente atua no conselho editorial de vários periódicos, incluindo Current Opinion in Biotechnology, Metabolic Engineering, Biotechnology Journal, Biochemical Engineering Journal and Biotechnology and Bioprocess Engineering. Ele publicou mais de 100 artigos peer review e possui várias patentes, algumas das quais foram comercializadas. Ele foi recentemente eleito membro da American Institute of Medical and Biological Engineering society.

PALESTRA: Modularização de vias metabólicas para produção de produtos naturais em microrganismos recombinantes.

Engenharia Metabólica tem sido aplicada no desenvolvimento de plataformas eficientes de produção microbiana para a obtenção de fitoquímicos, como, por exemplo, flavonóides. Embora bem sucedidos, esses esforços são continuamente prejudicados com os trade-offs associados à escolha de uma única cepa hospedeira para realizar simultaneamente múltiplas bioconversões, muitas vezes com diferentes requisitos de precursores e co-fatores. Apresentaremos vários exemplos em que hosts únicos foram otimizados para a produção de vários flavonóides a partir de intermediários como os ácidos fenilpropanóicos e flavanonas. Utilizando modelagem baseada em estequiometria, fomos capazes de identificar uma série de modificações genéticas que melhoraram a disponibilidade intracelular de malonil-CoA e, assim, indiretamente, a produção de flavanonas a partir de precursores de ácido fenilpropanóico em E. coli recombinante. Foram utilizadas técnicas tradicionais de engenharia metabólica, bem como abordagens baseadas em CRISPRi, resultando em títulos de produção que ultrapassavam 100 mg / L. Em uma abordagem semelhante, usando balanceamento da via metabólica que envolvia controlar a expressão usando diferentes vetores de número de cópias, genes originários de diferentes espécies de plantas e grupos enzimáticos artificiais, projetamos E. coli que produziram flavan-3-ols em mais de 900 mg / L de flavanonas. Por fim, o uso de co-culturas será demonstrado como um novo método para modularização da via metabólica e aplicado para a produção de flavonóides complexos, tais como pyranoanthocyanins.