Valorisation of hydrocarbon-rich wastewaters for production of bacterial lipids

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fernandes, Ana Margarida Barbosa
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/59132
Resumo: Dissertação de mestrado em Biotecnologia
id RCAP_7e0a879c84b80e649bc4492ba2b82443
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/59132
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Valorisation of hydrocarbon-rich wastewaters for production of bacterial lipidsCiências Agrárias::Biotecnologia Agrária e AlimentarEngenharia e Tecnologia::Engenharia MédicaEngenharia e Tecnologia::Biotecnologia IndustrialEngenharia e Tecnologia::Biotecnologia AmbientalDissertação de mestrado em BiotecnologiaOver the past decade, as a consequence of economic and population growth, the demand for petroleumderived products has increased significantly. Crude oil increasing prices and the awareness of the shortage of its supply and of the environmental consequences of petroleum hydrocarbons pollution have triggered the search for new oil sources. An attractive alternative are oleaginous microorganisms as feedstock for biofuels and other oleochemicals production. Besides the role on petroleum hydrocarbons bioremediation, some hydrocarbonoclastic bacteria are able to accumulate neutral lipids such as triacylglycerols (TAGs) and wax esters (WEs). The main objective of this thesis is to explore a new approach for the management of petroleum-based wastewaters, by directing the conversion of waste hydrocarbons toward the production of valuable storage lipids. In the first experiment, Rhodococcus opacus B4 ability to accumulate TAGs from hexadecane under 2 atm pressure in a batch mode was proven by thin-layer chromatography (TLC) analysis. TAGs biosynthesis started in exponential growth phase and increased when a high carbon to nitrogen (C/N) ratio of 300 was imposed. The application of oxygen concentrations below the usual present in the air (10.50 and 5.21 %) was not a successful strategy to improve neutral lipids accumulation. In the second experiment, neutral lipids accumulation was optimized in an airlift reactor operated during ten cycles as in a sequential batch mode. A real lubricant-based wastewater (LW) was used as sole carbon source under an intermittent feeding. The operation under a dissolved oxygen (DO) supply at 3.0-4.0 mg L-1, provide suitable conditions for TAGs production. However, the culture biomass presented poor TAGs content. The application of this DO concentration only during the feast phase did not promote neutral lipids accumulation. After the biological treatment was achieved a chemical oxygen demand (COD) and total petroleum hydrocarbons (TPHs) removal efficiency of 80.8-98.6 % and 27.0-62.2 %, respectively. The culture was enriched in hydrocarbonoclastic species able to degrade a complex hydrocarbons mixture from LW using them as feedstock for TAGs production and biomass growth. The strategy used in this study shows the potential of a process combining neutral lipids production and oily wastewater treatment.Na última década, em consequência do crescimento da população mundial e do desenvolvimento económico, a procura por produtos derivados do petróleo aumentou significativamente. O preço elevado dos combustíveis fósseis e a consciencialização da escassez das reservas de petróleo e das consequências ambientais da poluição por hidrocarbonetos desencadeou a procura de fontes alternativas. Uma possibilidade promissora é a produção de biocombustíveis e oleoquimicos a partir de microrganismos oleaginosos. Além do seu papel na biorremediação dos hidrocarbonetos, algumas bactérias hidrocarbonoclásticas são capazes de acumular lípidos neutros, tais como triacilgliceróis (TAGs) e ésteres de cera (WEs). O principal objetivo desta tese é explorar uma abordagem inovadora para o tratamento de águas residuais contaminadas com hidrocarbonetos, direcionamento a conversão de hidrocarbonetos para a produção de lípidos de reserva de valor acrescentado. Na primeira experiência, a capacidade de Rhodococcus opacus B4 em acumular TAGs a partir de hexadecano a uma pressão de 2 atm em modo batch foi comprovada por cromatografia em camada fina. A biossíntese de TAGs iniciou-se na fase exponencial e aumentou quando foi aplicada uma razão carbono azoto de 300. No entanto, a presença de concentrações de oxigénio (10,5 e 5,21 %) inferiores à normalmente presente na atmosfera não foi uma estratégia bem-sucedida no aumento da acumulação de lípidos neutros. Na segunda experiência, a acumulação de lípidos neutros foi otimizada num reator airlift operado durante dez ciclos como um reator sequencial fechado. Neste estudo, uma água residual real contendo lubrificantes e óleo de motor (LW) foi adicionada, de forma intermitente, como fonte de carbono. A operação a uma concentração de oxigénio de 3,0-4,0 mg L.-1 forneceu condições adequadas para a produção de TAGs, tendo, no entanto, sido acumulados em baixa quantidade. A imposição desta concentração de oxigénio apenas durante a fase feast não promoveu a acumulação de lípidos neutros. A qualidade do efluente após o tratamento biológico foi avaliada, tendo sido alcançada uma eficiência de remoção de hidrocarbonetos totais entre 80.8-98.6 %, e de carência química de oxigénio entre 27,0— 62,2 %, respetivamente. Deste modo, foi possível concluir que a cultura microbiana era composta por espécies hidrocarbonoclásticas capazes de degradar os hidrocarbonetos presentes na LW, direcionandoos para a produção de TAGs e crescimento em biomassa. A abordagem implementada neste estudo demonstra o potencial de um projeto que combina a produção de lípidos neutros e o tratamento de uma água residual contaminada com hidrocarbonetos.This study was supported by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) and the European Regional Development Fund (ERDF) under the scope of project SaltOil+ (POCI-01-0145-FEDER-030180), the strategic funding of UID/BIO/04469 and BioTecNorte operation (NORTE-01-0145-FEDER-000004) funded by the European Regional Development Fund under the scope of Norte2020 -Programa Operacional Regional do NortePereira, M. A.Carvalho, Ana Rita CastroUniversidade do MinhoFernandes, Ana Margarida Barbosa20182018-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/59132eng202168182info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:34:52Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/59132Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:30:38.020667Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Valorisation of hydrocarbon-rich wastewaters for production of bacterial lipids
title Valorisation of hydrocarbon-rich wastewaters for production of bacterial lipids
spellingShingle Valorisation of hydrocarbon-rich wastewaters for production of bacterial lipids
Fernandes, Ana Margarida Barbosa
Ciências Agrárias::Biotecnologia Agrária e Alimentar
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica
Engenharia e Tecnologia::Biotecnologia Industrial
Engenharia e Tecnologia::Biotecnologia Ambiental
title_short Valorisation of hydrocarbon-rich wastewaters for production of bacterial lipids
title_full Valorisation of hydrocarbon-rich wastewaters for production of bacterial lipids
title_fullStr Valorisation of hydrocarbon-rich wastewaters for production of bacterial lipids
title_full_unstemmed Valorisation of hydrocarbon-rich wastewaters for production of bacterial lipids
title_sort Valorisation of hydrocarbon-rich wastewaters for production of bacterial lipids
author Fernandes, Ana Margarida Barbosa
author_facet Fernandes, Ana Margarida Barbosa
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Pereira, M. A.
Carvalho, Ana Rita Castro
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Fernandes, Ana Margarida Barbosa
dc.subject.por.fl_str_mv Ciências Agrárias::Biotecnologia Agrária e Alimentar
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica
Engenharia e Tecnologia::Biotecnologia Industrial
Engenharia e Tecnologia::Biotecnologia Ambiental
topic Ciências Agrárias::Biotecnologia Agrária e Alimentar
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica
Engenharia e Tecnologia::Biotecnologia Industrial
Engenharia e Tecnologia::Biotecnologia Ambiental
description Dissertação de mestrado em Biotecnologia
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018
2018-01-01T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1822/59132
url https://hdl.handle.net/1822/59132
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv 202168182
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799132810896736256

Registros relacionados