Produção de biobutanol por fermentação acetona-butanol-etanol (ABE) utilizando Clostridium beijerinckii ATCC 10132 a partir do hidrolisado enzimático da casca de coco verde

• Autor(a) principal: Bezerra, Petrúcia Karine Santos de Brito
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52768
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Engenharia Química; Material lignocelulósico; Reciclo de celulases; Pré-tratamento; Fermentação ABE; Biobutanol

A busca por energias renováveis que minimizem os danos ambientais causados principalmente pela queima de combustíveis fósseis tem alavancado estudos para a diversificação da matriz energética mundial. No caso do Brasil, a inserção de novos biocombustíveis, como o butanol, associada à valorização da biomassa lignocelulósica se apresenta como uma oportunidade de consolidar sua vocação histórica na liderança de fontes energéticas renováveis. A casca do coco verde é um resíduo agroindustrial abundante que pode ser convertido em produtos de valor agregado ao mesmo tempo que soluciona problemas ambientais causados pelo seu descarte inadequado. Nesse contexto, investigou-se o potencial de cascas de coco verde (CCV) na produção de butanol celulósico (ou biobutanol) por fermentação ABE (Acetona-Butanol-Etanol), utilizando Clostridium beijerinckii. Inicialmente, testes de hidrólise enzimática de CCV foram realizados para avaliar a liberação de açúcares e a capacidade de reciclo dos coquetéis celulolíticos comerciais. O comportamento e a recuperação de enzimas celulolíticas remanescentes de CCV pré-tratadas (por ácido diluído, álcali e ácido-álcali combinados) foram avaliados. Em outro momento, ensaios de fermentação em batelada foram realizados para investigar a influência de alguns nutrientes (fontes de nitrogênio e meio mineral) na suplementação do hidrolisado para a produção de butanol e outros solventes. A fermentação em batelada alimentada foi realizada com o intuito de melhorar o rendimento e a produtividade do butanol. Os estudos de adsorção de celulases mostraram que CCV pré-tratadas por álcali garantem maior quantidade de celulases livres (52% para coquetel Trichoderma reesei e 69% para coquetel Cellic Ctec2) e maior susceptibilidade de dessorção com tampão (~50%). Rendimentos de açúcares superiores a 60% foram obtidos usando enzimas recicladas a partir das frações sólida e líquida. A reciclagem de enzimas por dois ciclos praticamente não afetou a capacidade catalítica na hidrólise de CCV pré-tratadas por álcali e ácido-álcali combinados. Usando hidrolisado com 9 g/L de açúcares (glicose + xilose), a fermentação ABE alcançou rendimento de 0,53 g/g após 96 h, no qual 3,4 g/L de butanol foram obtidos. A ausência ou insuficiência de alguns nutrientes (minerais e tampão fosfato) resultaram em baixos rendimentos de produtos ABE, indicando a relevância da adequação de suplementos ao meio fermentativo escolhido e ao tipo de microrganismo utilizado. A batelada alimentada aumentou a produtividade na fermentação ABE (0,08 g/L.h para butanol). Os resultados indicam que resíduos de coco verde possuem potencial energético e são matérias-primas de baixo custo para a produção biotecnológica de butanol, como produto alternativo e renovável.