Avaliação do resíduo da fermentação ABE (acetona-butanol-etanol) originado do aproveitamento da vinhaça etanólica

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Ferreira, Mariane Aparecida Messetti [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Biodegradação; Vinhaça; Fermentação anaeróbia; Toxicidade; Biodegradation; Vinasse; Stillage; Anaerobic fermentation; Toxicity
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/152618

Diversos estudos tem avaliado a utilização da vinhaça em uma nova fermentação, visando a obtenção de sub-produtos. Nesta fermentação, chamada acetona-butanol-etanol (ABE), bactérias anaeróbias do gênero Clostridium podem converter matéria orgânica presente na vinhaça em acetona, butanol, etanol e ácidos orgânicos, que são recuperados do caldo fermentado mediante técnicas de separação. Após a recuperação dos produtos de interesse e da biomassa bacteriana, o resíduo final é descartado. Este resíduo, denominado vinhaça FA (vinhaça da fermentação anaeróbia) foi o objeto de estudo deste trabalho, bem como o processo fermentativo para a sua obtenção. Desse modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a vinhaça FA com relação às suas características físico-químicas e microbiológicas, bem como avaliar sua biodegradação em solo e sua toxicidade. Além disso, realizou-se fermentação utilizando-se cultura mista anaeróbia em meio de cultura sintético (MCS) suplementado com vinhaça e melaço. Avaliou-se a produção de ácidos orgânicos, acetona, butanol e etanol. A biodegradação da vinhaça FA em amostras de solo na presença e ausência de inóculo comercial foi avaliada mediante a produção de CO2 durante 57 dias. A quantificação de microrganismos foi realizada no início e no final do ensaio. Foram realizados ensaios de toxicidade aguda utilizando-se o microcrustáceo Daphnia similis; fitotoxicidade sobre Lactuca sativa e genotoxicidade ambiental com Allium cepa. A fermentação foi conduzida por 7 dias, sendo quantificados os teores de acetona, butanol e etanol por cromatografia gasosa, e ácidos orgânicos por CLAE, no início e final do ensaio. A vinhaça FA em solo atingiu 30% de eficiência de biodegradação após 13 dias. Não houve diferenças estatisticamente significativas com a adição de inóculo comercial. Vinhaça FA apresentou elevada toxicidade aguda para D. similis, com EC(50)= 9,10%; no entanto ensaios com o solubilizado mostraram que a toxicidade foi removida após o processo de biodegradação em solo. O crescimento relativo de L. sativa foi comprometido com o aumento da concentração de vinhaça FA, e a germinação foi inibida na concentração de 50%. Embora a vinhaça FA não tenha induzido efeitos genotóxicos e mutagênicos em A. cepa, a citoxicidade da amostra avaliada pelo índice mitótico foi dose dependente. As amostras mais concentradas (12 e 20%), apresentaram resultados estatisticamente significativos, interferindo no potencial citostático das células de A. cepa, levando a diminuição dos índices mitóticos e, consequentemente, decréscimo nos índices de germinação e de crescimento radicular. Os ensaios toxicológicos, permitem inferir que o descarte de vinhaça FA não deve ocorrer em rede hídrica, pois pode comprometer os organismos aquáticos; e para uso seguro como fertilizante agrícola, é indicado que esse resíduo passe por tratamento como a biodegradação, para que haja diminuição da sua toxicidade. Nos ensaios de fermentação anaeróbia realizados, não foram detectados acetona e butanol. Verificou-se produção de etanol de 2,32 e de 1,10 g/L nos ensaios contendo MCS suplementado com melaço e MCS suplementado com melaço e vinhaça, respectivamente. No ensaio contendo MCS suplementado somente com a vinhaça não houve produção de etanol. A suplementação com o melaço favoreceu a produção de ácido lático pela cultura mista, enquanto a produção de ácido butírico foi favorecida pela presença da vinhaça, atingindo valores de até 31,8 e 13,9 g/L, respectivamente.