Produção de bioetanol por co-cultivo de fungos.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | https://dx.doi.org/10.52446/cursoengbiotecnologiaCDSA.2016.tccmon.guimaraes http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/5466 |
Resumo: | O grande desafio para a produção de etanol de segunda geração consiste em buscar estratégias que possibilitem a bioconversão dos polissacarídeos presentes nos materiais lignocelulósicos em carboidratos simples. Neste sentido, os conhecimentos da área biotecnológica vêm atuando no desenvolvimento de configurações de processo que atuam na eficiência do rendimento em açúcares fermentescíveis para a produção de bioetanol. Assim, o objetivo do presente estudo foi desenvolver um processo para produção de etanol de segunda geração, a partir da biomassa lignocelulósica, utilizando co-cultivo de fungos. Foram abordadas duas condições de cultivo para favorecer a utilização dos microrganismos envolvidos no processo. Na primeira etapa, em condição aeróbia, o fungo filamentoso CDSA12 foi induzido a sintetizar enzimas capazes de hidrolisar os polissacarídeos em açúcares fermentescíveis. Na segunda etapa, em condição anaeróbia, a Saccharomyces cerevisiae JP1 metabolizou os carboidratos bioconvertidos pelas enzimas celulolíticas em etanol. O mosto foi constituído pelo bagaço in natura no Experimento 1 e pelo bagaço pré-tratado hidrotermicamente no Experimento 2. Os resultados mostram que o processo de produção de bioetanol por co-cultivo de fungos é eficiente para reduzir os custos vinculados à utilização de enzimas comerciais para a hidrólise da celulose. O fungo CDSA12 foi capaz de excretar a enzima carboximetilcelulase (CMCase) apresentando a mesma atividade enzimática de 0,465 e 0,54 U.mL-1 para os Experimentos 1 e 2, respectivamente. Durante todo o processo, o pH permaneceu na faixa ótima para a produção de CMCase quando sintetizada a partir de fungo filamentoso. Os polissacarídeos hidrolisados (Açúcar Redutor - AR) apresentaram concentração máxima de 18,89 e 18,83 g.L-1 nos Experimentos 1 e 2, respectivamente. Nos Experimentos 1 e 2 o rendimento referente a conversão de celulose em etanol foi de 0,341 e 0,182 g.g-1, enquanto a produtividade em etanol foi de 0,244 e 0,391 g.L-1.h-1, respectivamente. Portanto, a configuração do processo de produção de bioetanol por co-cultivo de fungos torna-se viável para reduzir os custos operacionais do sistema produtivo. |
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Produção de bioetanol por co-cultivo de fungos.Bioethanol production by fungus co-cultivation.BiotecnologiaCultivo de fungosBioetanolBiotechnology Fungus cultivation BioethanolO grande desafio para a produção de etanol de segunda geração consiste em buscar estratégias que possibilitem a bioconversão dos polissacarídeos presentes nos materiais lignocelulósicos em carboidratos simples. Neste sentido, os conhecimentos da área biotecnológica vêm atuando no desenvolvimento de configurações de processo que atuam na eficiência do rendimento em açúcares fermentescíveis para a produção de bioetanol. Assim, o objetivo do presente estudo foi desenvolver um processo para produção de etanol de segunda geração, a partir da biomassa lignocelulósica, utilizando co-cultivo de fungos. Foram abordadas duas condições de cultivo para favorecer a utilização dos microrganismos envolvidos no processo. Na primeira etapa, em condição aeróbia, o fungo filamentoso CDSA12 foi induzido a sintetizar enzimas capazes de hidrolisar os polissacarídeos em açúcares fermentescíveis. Na segunda etapa, em condição anaeróbia, a Saccharomyces cerevisiae JP1 metabolizou os carboidratos bioconvertidos pelas enzimas celulolíticas em etanol. O mosto foi constituído pelo bagaço in natura no Experimento 1 e pelo bagaço pré-tratado hidrotermicamente no Experimento 2. Os resultados mostram que o processo de produção de bioetanol por co-cultivo de fungos é eficiente para reduzir os custos vinculados à utilização de enzimas comerciais para a hidrólise da celulose. O fungo CDSA12 foi capaz de excretar a enzima carboximetilcelulase (CMCase) apresentando a mesma atividade enzimática de 0,465 e 0,54 U.mL-1 para os Experimentos 1 e 2, respectivamente. Durante todo o processo, o pH permaneceu na faixa ótima para a produção de CMCase quando sintetizada a partir de fungo filamentoso. Os polissacarídeos hidrolisados (Açúcar Redutor - AR) apresentaram concentração máxima de 18,89 e 18,83 g.L-1 nos Experimentos 1 e 2, respectivamente. Nos Experimentos 1 e 2 o rendimento referente a conversão de celulose em etanol foi de 0,341 e 0,182 g.g-1, enquanto a produtividade em etanol foi de 0,244 e 0,391 g.L-1.h-1, respectivamente. Portanto, a configuração do processo de produção de bioetanol por co-cultivo de fungos torna-se viável para reduzir os custos operacionais do sistema produtivo.The great challenge for second generation ethanol is to find strategies that allow the bioconversion of polysaccharides in lignocellulosic materials in simple carbohydrates. In this regard, the knowledge of the biotechnology field has been acting on the development process configurations that operate on performance efficiency of fermentable sugars for bioethanol production. The aim of the present study was to develop a process for second generation ethanol production from lignocellulosic biomass using co-cultivation fungi. Two growing conditions were addressed to enhance the use of microorganisms involved in this process. The first step was in aerobic condition, driven the CDSA12 filamentous fungus to synthesize enzymes that hydrolyze polysaccharides to fermentable sugars. At the second stage, in anaerobic condition JP1 Saccharomyces cerevisiae metabolize carbohydrates converted by cellulolytic enzymes producing ethanol. The broth was constituted by the in natura bagasse at Experiment 1 and by hydrothermally pretreated bagasse at Experiment 2. The results show that the ethanol production process by fungi co-culture is effective to reduce the costs connected to the use of commercial enzymes for the hydrolysis of cellulose. The CDSA 12 fungus was capable to secrete the enzyme carboxymethylcellulose (CMCase) producing the same enzymatic activity about 0.465 and 0.54 U.mL-1 at Experiments 1 and 2, respectively. Throughout the entire process, the pH remained in the optimum range to produce CMCase when synthesized from filamentous fungi. The hydrolysates polysaccharide (Reducing Sugar - RS) presented a maximum concentration of 18.89 and 18.83 g.L-1 at Experiments 1 and 2, respectively. At Experiments 1 and 2 the yield relating to conversion of cellulose to ethanol was 0.341 and 0.182 g.g-1, while ethanol productivity was 0.244 and 0.391 g.L-1.h-1, respectively. Therefore, the configuration of the bioethanol production process by fungi co-cultivation is feasible to reduce the operating costs of the production system.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Desenvolvimento Sustentável do Semiárido - CDSAUFCGQUEIROZ, Jean César Farias de.QUEIROZ, J. C. 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