Processo atual, difícil de ser escalonado, é realizado manualmente com o uso de pequenos sacos plásticos
Colher com amostra de arroz usado para produção do fungo Trichoderma asperellum
Léo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESP
Três pesquisadoras de São Carlos, no interior paulista, desenvolveram uma tecnologia que pode intensificar no país a produção de insumos de origem biológica a partir de resíduos agrícolas. Em parceria com a Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), a startup Ikove Agro, fundada por uma delas, depositou o pedido de patente, em julho de 2025 no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), de um biorreator que procura tornar mais eficiente e escalonável um tipo específico de fermentação, a técnica básica para a produção de bioinsumos. O equipamento automatiza o processo da chamada fermentação em estado sólido, que em geral é feita manualmente com o uso de pequenos sacos plásticos. A inovação surge em um momento de crescimento do mercado de bioinsumos agrícolas (ver Pesquisa FAPESP nº 358).
O interesse por produtos biológicos para emprego na agricultura, uma alternativa a agrotóxicos e fertilizantes químicos, tem aumentado em razão da demanda por alimentos com menos resíduos químicos e produzidos a partir de técnicas sustentáveis. Segundo artigo publicado no ano passado no periódico científico Journal of Agricultural Sciences Research, havia 546 produtos de controle microbiológico registrados no Brasil em 2025, sendo 31% deles à base de bactérias do gênero Bacillus e 58% criados a partir de fungos.
A produção industrial de biocompostos com bactérias já tem uma tecnologia automatizada que se baseia em um processo de fermentação líquida ou submersa. A fabricação de ativos fúngicos, por sua vez, precisa ocorrer em meio sólido, a fim de que o produto gerado seja eficiente, resistente e tenha maior durabilidade. Esse processo ocorre de uma forma praticamente artesanal, com o uso de sacos plásticos ou vidrarias laboratoriais, mesmo quando produzido em grandes quantidades.
Instalado na incubadora ParqTec, em São Carlos, o protótipo do biorreator para fermentação em estado sólido (BioFES) produz um dos principais agentes de controle biológico usados no Brasil, o fungo Trichoderma asperellum, em grãos de arroz. “Criamos o biorreator depois de ouvir de empresas de bioinsumos as dificuldades do processo em sacos”, conta a engenheira biotecnológica Fabíola Ribeiro de Oliveira, pesquisadora da startup e uma das desenvolvedoras da tecnologia.
Alexandre Affonso / Revista Pesquisa FAPESP
Um dos grandes desafios do processo é que, ao crescer, o fungo libera calor e dióxido de carbono, o que faz a temperatura aumentar tanto que acaba por prejudicar seu desenvolvimento. Esse efeito piora conforme o aumento do volume da biomassa, o que o impede de ampliar a escala nos sacos plásticos. O método tradicional mais comum utilizado ocorre em sacos pequenos, com no máximo 100 gramas de arroz, a fim de homogeneizar a temperatura.
“Quando você coloca uma quantidade reduzida de arroz, a condição térmica da superfície é muito próxima à da encontrada no meio da massa. Por outro lado, se você põe um volume maior, isso não acontece e pode haver um ponto de aquecimento no meio da massa de arroz”, explica a engenheira de alimentos Fernanda Perpétua Casciatori, do Departamento de Engenharia Química da UFSCar e também desenvolvedora do BioFES. Ela explica que não é possível mexer no material durante o processo por risco de atrapalhar o crescimento do microrganismo.
Pelo método convencional, portanto, para processar 20 quilos (kg) do ativo são necessários 200 saquinhos plásticos, o que torna o processo trabalhoso. Para simplificar, o novo equipamento foi projetado com vários compartimentos e um sistema de aeração, umidificação, aquecimento e refrigeração para controle e monitoramento dos parâmetros.
O biorreator é semelhante a um grande vaso de inox com subdivisões internas (ver infográfico abaixo). “Ele tem capacidade de produção de 20 kg por ciclo, mas estimamos que, com ajustes, poderá chegar a 100 kg de insumo ou até mais”, comenta a engenheira-agrônoma Clarissa Okino-Delgado, fundadora da startup e pesquisadora responsável por dois projetos do programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe) da FAPESP, que financiaram o desenvolvimento. O ciclo produtivo dura entre quatro e sete dias, em geral.
Alexandre Affonso / Revista Pesquisa FAPESP
Em um primeiro momento, a equipe quis demonstrar às fabricantes de bioinsumos que o reator pode ser incorporado ao processo conhecido de produção industrial, que utiliza grãos de arroz como substrato. Mas já foram realizados testes com outros insumos para os cultivos microbianos, entre eles subprodutos de cana-de-açúcar, café, cerveja e grãos, como soja e trigo.
“Não pretendemos reinventar a roda. Olhamos para tudo o que era usado nos biorreatores de fermentação submersa, aproveitamos o que pudemos e fizemos as adequações para a fermentação sólida”, ressalta Okino-Delgado. A tecnologia, diz ela, poderá ser aproveitada em outros setores, como os de biocombustíveis e de cosméticos. Biorreatores são utilizados na indústria farmacêutica e de biotecnologia para produzir antibióticos, enzimas e bebidas fermentadas.
Outra vantagem da inovação seria a possibilidade de executar diversas operações no mesmo equipamento. “O que temos hoje são biorreatores para fazer apenas o cultivo celular, a fermentação propriamente dita”, detalha Casciatori. “No novo equipamento, congregamos etapas anteriores à fermentação, como a esterilização do substrato e a inoculação do microrganismo, e posteriores a ela, a extração e a recuperação do bioproduto”, explica Casciatori. “Temos mais etapas acontecendo no vaso. Isso é importante para a viabilidade econômica do processo. Além de reduzir o trabalho manual e o risco de contaminação, ajuda na rotina industrial.”
Para a bióloga Luciana Fleuri, coordenadora do Laboratório de Bioprocessos do Instituto de Biociências da Universidade Estadual de São Paulo (Unesp), campus de Botucatu, o BioFES deverá reduzir a contaminação cruzada durante o processo, otimizará tempo e recursos e permitirá maior reprodutibilidade. De acordo com ela, existem sistemas de fermentação em estado sólido criados e utilizados em outros países, mas com outra tecnologia. Em geral, diz Fleuri, esses aparelhos não integram as etapas mais críticas do processo, apresentam capacidade reduzida de produção e têm estruturas frágeis.
Léo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESP | Clarissa Okino-DelgadoClarissa Okino-Delgado segura módulo onde é feito o crescimento de ativos fúngicos. À direita, saco plástico usado na produção convencional do bioinsumoLéo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESP | Clarissa Okino-Delgado
“Esse desenvolvimento possibilitará a geração de outras inovações pelo aproveitamento de resíduos agroindustriais para a fabricação de diversos bioprodutos”, diz a pesquisadora. Orientadora de mestrado e doutorado de Okino-Delgado na Unesp, Fleuri não participou diretamente do projeto e da construção do novo biorreator.
A bióloga afirma que o BioFES poderá beneficiar suas pesquisas na Unesp. “Meu grupo produz biomoléculas por fermentação em estado sólido em frascos e sacos de cultivo, para a aplicação como aditivo na alimentação animal. Isso requer um trabalho intenso, demorado e exaustivo. Com o novo biorreator, poderemos produzir mais em menor tempo, de forma controlada e reprodutível.” Fleuri também antecipa a possibilidade de parcerias entre a universidade e empresas.
A engenheira química Beatriz Vahan Kilikian, professora aposentada da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), desenvolveu no início dos anos 2000, com apoio da FAPESP, outro tipo de biorreator a fim de estudar a possibilidade de ampliar a escala de processos de cultivos. Um protótipo do aparelho com capacidade para a produção de 10,5 kg chegou a ser montado, mas a tecnologia não foi licenciada. Segundo Kilikian, o apelo ambiental do aparelho da Ikove é “inegável”, seja pelo emprego de resíduos agrícolas, seja pela redução no uso de fertilizantes químicos. “Dispor de uma tecnologia nacional e acessível ajudará em muito no aumento da produtividade de bioinsumos. É preciso, contudo, que o aparelho seja de fácil uso e tenha preço compatível com o do biofertilizante.”
Desde o depósito da patente, a inovação de São Carlos já chamou a atenção de pelo menos 10 empresas. “Representantes de grandes fabricantes de produtos biológicos têm vindo aqui conhecer o equipamento”, conta Okino-Delgado. Pelo menos três deles manifestaram interesse em estruturar testes no novo reator, conforme as pesquisadoras.
A reportagem acima foi publicada com o título “Fábrica de bioinsumos” na edição impressa nº 360, de fevereiro de 2026.
Projetos 1. Desenvolvimento de bioprocesso de produção de flavonoides com atividade antagônica a fitopatógenos por cultivo em estado sólido de fungos filamentosos (n° 23/03828-1); Modalidade Bolsa de mestrado; Pesquisadora responsável Fernanda Perpétua Casciatori (UFSCar); Beneficiária Fabíola Ribeiro de Oliveira; Investimento R$ 41.877,00. 2. Avaliação da produção de flavonoides por cultivo em estado sólido de fungos filamentosos conhecidos como biopesticidas utilizando resíduos abundantes na Espanha como substratos filamentosos (n° 24/02449-0); ModalidadeBolsas no exterior – mestrado; Pesquisadora responsável Fernanda Perpétua Casciatori (UFSCar); Beneficiária Fabíola Ribeiro de Oliveira; Instituição anfitriã Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), Espanha; Investimento R$ 92.000,00. 3. Produção de auxina pelo fungo Aspergillus flavipes por cultivo em estado sólido: Ampliação de escala e aplicação no enraizamento de eucalipto (n° 21/05291-0); ModalidadePesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe); Pesquisadora responsável Clarissa Hamaio Okino Delgado (Ikove); Investimento R$ 71.818,73. 4. Desenvolvimento de bioinsumos microbiológicos agrícolas por fermentação em estado sólido: Escalonamento em ambiente relevante, otimização downstream e aplicação em eucalipto e cana-de-açúcar (n° 23/05680-1); Modalidade Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe); Pesquisadora responsávelClarissa Hamaio Okino Delgado (Ikove); InvestimentoR$ 830.911,70.
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