Estudo cinético da produção de ramnolipídeo pela Pseudomonas aeruginosa e sua aplicação na recuperação avançada de petróleo - Câmara, Jéssica Maria Damião de Arruda (2019)
Os biossurfactantes apresentam uma alternativa ao uso dos surfactantes sintéticos, principalmente quando se leva em consideração suas vantagens de maior biodegradabilidade, maior estabilidade e menor toxicidade. Dentre estes, o ramnolipídeo, produzido pela Pseudomonas aeruginosa, configura-se como um dos mais interessantes biossurfactantes, devido aos seus rendimentos elevados e sua aplicabilidade na recuperação avançada de petróleo. Entretanto, sua aplicação em larga escala tem sido um desafio para as empresas, uma vez que os custos de produção são elevados, por causa, principalmente, dos processos downstream de purificação. Diante disso, neste trabalho a produção de ramnolipídeo por uma cepa de Pseudomonas aeruginosa foi investigada e otimizada. Foi utilizado o planejamento Plackett-Burman, para selecionar as variáveis que afetavam significativamente o rendimento da produção do biossurfactante, e o planejamento Composto Central, para otimizar a produção de ramnolipídeo. Posteriormente, foi realizada a modelagem cinética, no qual foram testados quatro modelos não-estruturais, e os parâmetros foram otimizados através do Algoritmo Genético e discretização numérica pelo método de Runge-Kutta. O biossurfactante produzido foi caracterizado e avaliado quanto a sua capacidade de ser utilizado na recuperação melhorada por microrganismo (MEOR), por fim, foi investigada a influência da etapa de purificação na habilidade do ramnolipídeo de aumentar a produção de óleo após o processo de recuperação convencional. Os resultados obtidos mostraram que os valores ótimos de temperatura, pH, razão carbono/nitrogênio, concentração de glicerol e tempo (variáveis selecionadas pelo planejamento experimental estatístico) são, respectivamente, 30,17°C, 7,37, 32,35, 9.36% v/v e 10,26 dias. O biossurfactante produzido também apresentou uma taxa de emulsificação, aproximadamente 67% para o n-hexano e 69% para o petróleo, e uma capacidade de reduzir a tensão superficial da água de 72 para 35,26 mN/m a uma c.m.c. de 127 mg/L. Além disso, o ramnolipídeo também apresentou uma boa estabilidade para amplas faixas de pH e salinidade. Essas características o configuraram adequado para a aplicação em MEOR. Os parâmetros cinéticos, de quatro modelos não-estruturados, para os dados experimentais de quatro curvas de produção de ramnolipídeo foram otimizados pelo método do algoritmo genético e o principal resultado demonstrou que o modelo de Monod é o que melhor prediz os dados, com valores de µmáx igual a 0,06 h -1 , KS igual a 50,8 g/L, YX/S igual a 0,43 g/g e YP/X igual a 0,017 g/g. Os testes de recuperação avançada demonstraram que o ramnolipídeo pode recuperar óleo de forma eficiente, obtendo o melhor resultado para uma concentração de biossurfactante de 100% acima da c.m.c. e petróleo com grau API de 21,90, o qual foi possível atingir uma recuperação total de 50,45±0,79%, do qual 11,91±0,39% corresponde ao MEOR. Além disso, foi evidenciado que a biodegradabilidade do ramnolipídeo não representou uma desvantagem e que maiores investimentos em processos de purificação para o bissurfactante podem não ser necessários, uma vez que este manteve sua capacidade em aumentar o fator de óleo recuperado, mesmo após dois meses de sua produção. Com relação aos testes com o ramnolipídeo não-purificado, este apresentou maiores fatores de recuperação, quando comparado com o purificado, para os três tipos de óleo estudados.