Avaliação da produção de 2,3-butanodiol a partir de glicerol por Klebsiella oxytoca em diferentes condições de pH em frascos agitados

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Alves, Samara Cardoso
• 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: 2\,3-Butanediol; 2\\,3-Butanodiol; Automated monitoring; Controle do pH; Glicerol residual; Monitoramento automatizado; pH control; Residual glycerol
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97140/tde-21092021-162257/

O 2,3-butanodiol é um álcool que demonstra ter um potencial para a aplicação como intermediário em vários processos químicos industriais. Esse composto é usado na síntese de 1,3-butadieno, intermediário da borracha sintética, e de diacetil, aplicado na indústria de alimentos e, ainda, como combustível para veículos automotivos. Por outro lado, também é intermediário na síntese de poliésteres biodegradáveis. A produção de 2,3-butanodiol por processos fermentativos pode ser justificada pela demanda deste composto no mercado, sobretudo em função de sua aplicabilidade como intermediário químico. A produção de 2,3-butanodiol (2,3-BD) por Klebsiella oxytoca utilizando o glicerol como fonte de carbono, demonstra ser uma vantagem sob o ponto de biotecnológico sustentável, por se tratar de um subproduto abundante obtido da produção de biodiesel. Entretanto, durante o cultivo de K. oxytoca em glicerol para a produção de 2,3-BD é preciso o controle de pH. Quando o processo é desenvolvido em frasco agitado, o controle do pH do meio torna-se complicado. Nesse sentido o objetivo do presente trabalho foi definir uma estratégia de variação controlada de pH durante o cultivo, de forma a proporcionar seu melhor desempenho possível para a produção de 2,3-BD em frascos Erlenmeyer agitados, empregando-se uma concentração inicial de substrato igual 40 g/L. Primeiramente foi realizada a montagem do sistema de controle automático de pH em frasco Erlenmeyer. O primeiro conjunto experimental consistiu em avaliar valores de pH inicial sem o controle de pH. No segundo conjunto foram avaliados valores de pH inicial com controle, mantendo o mesmo valor inicial até o final da fermentação. No terceiro conjunto foram realizados ensaios com um valor de pH inicial igual a 7. Neste caso o pH foi mantido constante a partir do instante que atingiu valores pré-determinados. Por fim, realizaram-se ensaios fermentativos em biorreator com a melhor estratégia de controle de pH. Com o primeiro conjunto experimental obteve-se a maior concentração do produto (2,71 ± g/L) empregando-se pH inicial igual a 5,5, enquanto valores de pH inicial mais altos favoreceram o crescimento celular, enquanto valores mais baixos favoreceram a formação de produto. O controle de pH da fermentação desde o início em 6,0 proporcionou melhores resultados para o rendimento e produtividade volumétrica de 2,3-BD, comparado aos demais valores (7,0; 6,5; 5,5 e 5,2), com uma produção de 3,64 ±0,00 g/L. Empregando-se 60 g/L de substrato e controle do pH em 6,0 foram obtidos 10,96 ±0,02 g/L de 2,3-BD em frasco agitado e 10,94 ±0,00 g/L em biorreator. As fermentações realizadas em frascos, aplicando-se o sistema de controle automático de pH, não apresentaram diferença significativa em relação às fermentações em biorreator, apontando a eficácia do sistema em reproduzir as condições de um biorreator, em relação ao monitoramento e ao controle do pH.