Produção de etanol de segunda geração por Pichia membranifaciens na presença de inibidores isolados ou em associação - Pironti, Lucas Antoszczeszen [UNESP] (2024)
O uso de biomassa vegetal para produção de etanol de segunda geração (2G) pode ser resposta a atual crise energética e demanda global de energia sustentável. Entretanto, um dos gargalos técnico para viabilizar esta produção é a hidrólise ácida da matéria-prima, os resíduos lignocelulósicos, pela possibilidade de produzir inibidores para os microrganismos fermentadores. A utilização de leveduras não convencionais, que apresentem tolerância a estes compostos tóxicos, pode ser uma alternativa promissora. Esta pesquisa objetivou determinar as doses máximas dos inibidores furfural, hidroximetilfirfural (HMF), ácido fênico, ácido levulínico e ácido fórmico, isolados e em associação, suportadas pela levedura Pichia membranifaciens(LJ04), assim como avaliar como estes compostos afetam a produção de biomassa e o rendimento de etanol. O estudo foi dividido em dois ensaios, ambos em meio sintético estéril composto por 45,0 g.L-1 de xilose e 25,0 g.L-1 de glicose, com suplementação de nutrientes e extrato de levedura. Foram avaliados parâmetros de cinética fermentativa (biomassa e velocidade de crescimento), concentrações de glicose, xilose, glicerol e etanol através de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Para o ensaio 1 o delineamento experimental foi o inteiramente casualizadoem esquema fatorial (5x4x4+1) e (5x4x3+1) com 3 repetições, sendo os fatores inibidores (furfural, hidroximetilfurfural, ácido fênico, ácido fórmico e ácido levulínico), doses (0,0; 3,0; 3,5 e 4,0 g.L-1), e tempos (0, 6, 12 e 24 horas). Para o ensaio 2, utilizou-se delineamento inteiramente casualizado com 8 tratamentos, 3 repetições, no qual as maiores doses de inibidores em associação suportadas pelas leveduras foram testadas. Os resultados obtidos indicam que: A cepa LJ04 da levedura Pichia membranifaciens tolerou concentrações dos inibidores furfural, HMF, ácidos fênico e levulínico, de forma isolada, ou em combinação nas doses de 3,0 a 3,5g.L-1; O ácido fórmico foi o inibidor que provocou maiores danos à fisiologia da levedura e produção de etanol, isolado ou em combinação, a partir de 3,0 g.L-1; O ácido fórmico influenciou negativamente a viabilidade celular, brotamentos e viabilidade de brotos, em todas as doses estudadas, levando a sobra de açúcares após 24 horas, que não foram metabolizados e baixos rendimentos do processo fermentativo e da produção de etanol; A LJ04 apresentou consumo de xilose, com tendência de maior transformação do açúcar na presença de ácido fênico e ácido levulínico; A produção e o rendimento de etanol foram maiores para os tratamentos com adição de ácido fênico.