Produção de hidrogênio e ácidos orgânicos a partir do bagaço de cana-de-açúcar e licor de pentoses em reatores em batelada com consórcio de microorganismos autóctones

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Ponce, Francisco de Assis Martins
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: ácido butírico; butyric acid; CCRD; DCCR; experimental design; Metodologia de Superfície de Resposta; planejamento experimental; Response Surface Methodology
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-17022023-114604/

O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de açúcar e etanol, gerando grande quantidade de bagaço de cana de açúcar (BCA), que é uma biomassa de suma importância como fonte energética. Neste contexto, foi estudada a viabilidade da utilização do BCA moído como substrato e fonte de microorganismos (bactérias e fungos autóctones) para obtenção de produtos de interesse biotecnológico, como H2 e ácidos orgânicos. Na etapa de obtenção do consórcio autóctone, reatores (Duran®) de 2 L foram usados com BCA (5 g.L-1) moído (ensaio 1) e in natura (ensaio 2) e 3 g.DQO.L-1 de licor de pentoses. Nestes reatores foi feita a suplementação de extrato de levedura (2 g.L-1). Após a obtenção do consórcio autóctone, os experimentos foram realizados em reatores em batelada com BCA, extrato de levedura e licor de pentoses, sendo usado 1,3 g.L-1.SSV de inóculo. Na condição fermentativa, foram avaliados pH, concentração do licor de pentoses e BCA (moído) via Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). Os ensaios foram feitos em triplicata totalizando 48 reatores. Nos ensaios do DCCR, foram avaliados o BCA (1,6 a 8,4 g.L-1), licor de pentoses (0,4 a 4,4 g.L-1 em termos de DQO) e pH (5,2 a 6,8). Nos ensaios do DCCR, na condição C4 com 3,0 g.L-1 de BCA, 3,6 g.DQO.L-1 de licor de pentoses e pH inicial de 6,5, obteve-se o maior P de 126,82 ± 10,46 mL H2. O maior valor de Rm de 17,25 ± 2,42 mL.h-1 foi obtido na condição C8, com 7,0 g.L-1 de BCA, 3,6 g.DQO.L-1 de licor de pentoses e pH inicial de 6,5. O menor valor de λH2, de 8,64 ± 1,15 horas foi observado na condição C5, com 3,0 g.L-1 de BCA,1,2 g.L-1 de licor de pentoses e pH inicial de 6,5. O ácido butírico (HBu) foi o metabólito solúvel mais observado nos ensaios de DCCR. A maior proporção deste ácido foi observada no ensaio C5 (47,11%). Para o ensaio de validação com base na análise na Metodologia de Superfície de Resposta com 1,5 g.L-1 de BCA, pH inicial de 6,8 e 4,7 g.DQO.L-1 de licor, foi obtido P de 179,43 ± 5,50 mL, Rm de 13,87 ± 1,64 mL.h-1, λ de 4,89 ± 0,67 horas e R2 de 0,98. Os principais metabólitos solúveis observados na fermentação autóctone do BCA e licor de pentoses foram os ácidos butírico (C7 com 860 mg.L-1), acético (C12 com 578 mg.L-1) e lático (C13 com 786 mg.L-1). Os ácidos fracos e os furanos, ambos advindos do licor de pentoses, não afetaram significativamente a produção de hidrogênio. A maior conversão de carboidratos (76%) foi observada no ensaio C7 para valor inicial de 2,59 ± 0,34 g.L-1.