Avaliação da fermentação de glicerol por Enterobacter sp. para a produção de hidrogênio e etanol.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Zorel, José Augusto
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/11041
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa de Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Zorel, José AugustoSantos, Alexandre Soares dosBaeta, Bruno Eduardo LoboMoreira, Leandro MarcioCoelho, Maria Alice ZarurSilva, Silvana de QueirozSilva, Silvana de Queiroz2019-04-17T11:25:07Z2019-04-17T11:25:07Z2019ZOREL, José Augusto. Avaliação da fermentação de glicerol por Enterobacter sp. para a produção de hidrogênio e etanol. 2019. 156 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/11041Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa de Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.A despeito da imagem de sustentabilidade que acompanha o biodiesel, o balanço de massa de seu ciclo de vida ainda está longe de ser fechado, de modo que, com a expansão do biodiesel e em dependência de fatores do mercado, o glicerol pode ser considerado como coproduto ou resíduo. Portanto, a expansão sustentável das indústrias de biodiesel depende do tratamento do glicerol. Nesse sentido, a fermentação escura pode aliar o tratamento do glicerol à produção de monômeros, energia e biocombustíveis (como H2 e etanol), aumentando a gama de produtos das indústrias de biodiesel. No entanto, esse processo ainda é dificultado pela presença de impurezas e pelas altas concentrações necessárias para conferir aplicabilidade ao processo. Desse modo, esse trabalho avaliou as alterações no metabolismo fermentativo de dois isolados de Enterobacter sp., 3R e 9R, em resposta a variadas concentrações iniciais de glicerol (5, 10 e 40 gL-1; G5, G10 e G40, respectivamente). Apresentando-se como mais promissor, o isolado 9R foi avaliado quanto aos efeitos de impurezas, pH, oxigenação e quantidade de células sobre a bioconversão do glicerol. Os resultados desses testes serviram como base para definir os fatores pH, quantidade de células e concentração de glicerol como os mais influentes sobre o desempenho do isolado. Em seguida, foi realizada a busca dos melhores valores para esses parâmetros com uso da matriz de Doehlert e da função de desejabilidade. Desse modo, foram definidas três configurações visando diferentes objetivos: HEPG (maior consumo de glicerol e produção simultânea de H2, etanol e 1,3-PDO; sendo os valores ótimos: pH 7,85; 27,5 GI; 0,009 Inóc.); PG (maior consumo de glicerol e produção de 1,3-PDO; sendo os valores ótimos: pH 7,70; 41,0 GI; 0,009 Inóc.); e HEG (maior consumo de glicerol e produção simultânea de H2 e etanol; sendo os valores ótimos: pH 8,00; 23,0 GI; 0,009 Inóc.). Os resultados dos ensaios determinados pela função de desejabilidade ficaram de acordo com o estipulado, sendo obtidos os valores máximos de 59,4 mmol L-1 para a produção de H2 e 7,6 gL-1 (164,28 mmolL-1) para a produção de etanol pela configuração HEG. O consumo de glicerol também foi otimizado, alcançando na condição HEG o valor de 22,5 gL-1 (98,0 % do glicerol adicionado) em menos 24 horas. Essa condição possibilitou a obtenção de 0,42 L de etanol e 59,04 L H2 por kg de glicerol consumido. Espera-se que os resultados obtidos nesse trabalho sirvam como base para os próximos estudos desenvolvidos por nosso grupo no campo de bioconversão do glicerol.In spite of the sustainability image that accompanies biodiesel, the mass balance of its life cycle is still far from being closed, so that with the expansion of biodiesel and depending on market factors, glycerol can be considered as co-product or waste. Therefore, the sustainable expansion of the biodiesel industries depends on the treatment of glycerol. In this context, dark fermentation can combine the treatment of glycerol with the production of building-blocks, energy and biofuels (such as H2 and ethanol), increasing the range of products of biodiesel industries. However, this process is still hampered by the presence of impurities and by the high concentrations required to confer applicability to the process. Thus, this work evaluated the alterations in the fermentative metabolism of two isolates of Enterobacter sp., 3R and 9R, in response to different initial concentrations of glycerol (5, 10 e 40 gL-1; G5, G10 e G40, respectively). Enterobacter sp. 9R, the most promising isolate, was evaluated for the effects of impurities, pH, oxygenation and number of cells on glycerol bioconversion. These tests served as a basis to define the factors pH, number of cells and concentration of glycerol as the most influential on the performance of the isolate. Then, these parameters were optimized using the Doehlert matrix and the desirability function. Next, three configurations were defined aiming at different objectives: HEPG (optimization of glycerol consumption and simultaneous production of H2, ethanol and 1,3-PDO); being the optimal values pH 7.85; 27.5 GI; 0.009 Inoc); PG (optimization of glycerol consumption and 1,3-PDO production; being the optimal values pH 7.70; 41.0 GI; 0.009 Inoc); and HEG (optimization of glycerol consumption and simultaneous production of H2 and ethanol; being the optimal values pH 8.00; 23.0 GI; 0.009 Inoc.). The results of the tests determined by the desirability function were in agreement with the stipulated, obtaining the maximum values of 59.4 mmol H2 and 7.6 gL-1 ethanol (164.3 mmolL-1) at the HEG configuration. Glycerol consumption has also been optimized, reaching the value of 22.5 gL-1 (98.0% of glycerol added) in less 24 hours at the HEG condition. In this condition, isolate 9R produced 0.42 L of ethanol and 59.04 L H2 per kg of glycerol consumed. It is hoped that the results obtained in this work will serve as a basis for the next studies developed by our group in the field of glycerol bioconversion.Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 15/04/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessGlicerinaEnterobactériasHidrogênioÁlcoolAvaliação da fermentação de glicerol por Enterobacter sp. para a produção de hidrogênio e etanol.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8924http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/11041/5/license.txt62604f8d955274beb56c80ce1ee5dcaeMD55CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/11041/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52license_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/11041/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/11041/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54ORIGINALTESE_AvaliaçãoFermentaçãoGlicerol.pdfTESE_AvaliaçãoFermentaçãoGlicerol.pdfapplication/pdf4345527http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/11041/1/TESE_Avalia%c3%a7%c3%a3oFermenta%c3%a7%c3%a3oGlicerol.pdf51c4a9f2a6398e17a582dca25889cb16MD51123456789/110412020-03-03 09:59:56.801oai:localhost: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ório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332020-03-03T14:59:56Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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