Produção de polihidroxialcanoatos por Burkholderia glumae MA13: um conceito associado à indústria de biocombustíveis - de Paula, Carolina Bilia Chimello [UNESP] (2021)
Os polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres microbianos sintetizados como grânulos intracelulares por representantes dos domínios Bacteria e Archaea. Os PHAs são uma família de bioplásticos de origem biológica, totalmente biodegradáveis e compostáveis, gerando um solo rico em humus, além de ser biocompatíveis, característica atrativa para aplicações médicas e farmacêuticas. Os PHAs também atendem a especificações padrão para degradação em ambientes marinhos. Dessa forma, os PHAs são candidatos promissores para aplicações em produtos descartáveis ou de curta de vida de uso. Um conceito de biorrefinaria para biocombustíveis e bioplásticos tem sido proposto por vários autores como um processo integrado, com o objetivo de viabilizar ambas as indústrias como uma cadeia produtiva parcialmente ou totalmente independente dos derivados do petróleo. Neste contexto, Burkholderia glumae MA13 foi capaz de sintetizar PHAs a partir de fontes de carbono e subprodutos relacionados à indústria de biocombustíveis: sacarose; xilose; melaço, vinhaça e hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar; óleos de palma, babaçu, mamona e residual de fritura; e sebo bovino. Além disso, a produção de PHAs foi avaliada utilizando diferentes fontes de nitrogênio: (NH4)2SO4, (NH4)H2PO3, (NH4)2HPO3, NH4Cl, NaNO3, NH4NO3, ureia, extrato de levedura, autolisado de levedura e levedura seca inativa. Entre os insumos da indústria sucroalcooleira, o melaço sem pré-tratamento foi a melhor fonte de carbono, mesmo comparado à sacarose pura, com valores de acúmulo intracelular de polímero de 41-47% (m/m) da massa seca celular (% MSC). A adição de 25% (v/v) de vinhaça de cana-de-açúcar ao meio de cultivo contendo melaço resultou em valores de acúmulo de polímero de 45% MSC e um rendimento de 0,18 g/g, o que é econômico e ecologicamente interessante para a economia de água tratada para os processos industriais, além de oferecer um uso reciclado para a vinhaça, ao invés do descarte inapropriado deste subproduto em corpos de água e no solo. A produção de PHAs a partir de insumos relacionados à indústria de biodiesel resultou em um acúmulo intracelular máximo de polímero de 85% MSC a partir de óleo de palma. A produtividade volumétrica máxima de 0,16 g/(L.h) também foi obtida a partir deste insumo adicionado de uréia, após 56 h. A adição de ácido propiônico aos meios de cultivo resultou no copolímero P(3HB-co-3HV) com 18 e 21 mol% de 3HV em meios contendo óleo de babaçu e mamona, respectivamente. A atividade lipolítica foi detectada nos cultivos com insumos da indústria de biodiesel atingindo um valor máximo de 481 U/mL. A análise por espalhamento de luz estático (SLS) apresentou polímeros com massas moleculares médias variando de 1,3 x 105 a 2,7 x 105 Da. A calorimetria exploratória diferencial (DSC) revelou polímeros com temperaturas de fusão em uma faixa de 147-165°C, e a análise termogravimétrica (TGA) mostrou temperaturas iniciais de degradação térmica de 230-297 °C. Neste estudo, B. glumae MA13 demonstrou ser uma linhagem bacteriana promissora para a síntese de PHAs a partir de diferentes insumos relacionados à indústria de biocombustíveis, favorecendo um conceito de biorrefinaria com bioprodutos agregados à cadeia de produção de biocombustíveis, com benefícios ecológicos em um modelo sustentável.