Orientador: Adriano Pinto Mariano

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O 2,3-butanodiol (2,3-BDO) é um álcool biodegradável com diversas aplicações industriais. Além de ser uma plataforma química para fabricação de aditivos, solventes, resinas, pode ser convertido em 1,3-butadieno, monômero da borracha sintética. Atualmente, 2,3-BDO é produzido por via química...

Resumo: O 2,3-butanodiol (2,3-BDO) é um álcool biodegradável com diversas aplicações industriais. Além de ser uma plataforma química para fabricação de aditivos, solventes, resinas, pode ser convertido em 1,3-butadieno, monômero da borracha sintética. Atualmente, 2,3-BDO é produzido por via química a qual é dependente de fontes fósseis. Devido à redução contínua da oferta das mesmas, novas rotas produtivas tornam-se necessárias. Neste contexto, a produção deste álcool por via biotecnológica é uma solução atrativa tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico. Entretanto, para viabilizar este bioprocesso, ainda são necessários avanços ligados ao melhoramento genético e à redução dos custos, portanto a seleção da matéria-prima é um fator relevante para o processo. Para solucionar estas questões, este trabalho propôs a utilização do microrganismo Paenibacillus polymyxa DSM 365, não patogênico e um dos mais promissores de sua classe. Além disso, buscou-se a utilização do licor hemicelulósico do bagaço e melaço de cana de açúcar, matérias primas abundantes no Brasil. O melaço mostrou-se um substrato promissor do ponto de vista fermentativo em comparação com meio sintético composto por sacarose, substrato majoritário do melaço, ambos atingiram rendimento de 0,26 e produção de 2,3-butanodiol de 11,30 g.L-1 para o melaço e 13,28 g.L-1 para o meio sintético, as conversões de açúcares foram de 84% para o primeiro e 94% para o segundo, em fermentações em batelada. O processo de batelada alimentada, foi utilizado com o objetivo de reduzir o efeito dos inibidores presentes no hidrolisado, este foi iniciado com melaço e a alimentação com hidrolisado foi conduzida em diferentes proporções, entretanto o processo fermentativo não evoluiu após a alimentação, independente da concentração alimentada. Apesar de P. polymyxa ter apresentado bom rendimento para a assimilação do melaço, mais estudos precisam ser realizados em relação a assimilação dos componentes do hidrolisado. Todavia, foi possível identificar papéis importantes desempenhados pelo fator temperatura na alteração da viscosidade do meio, provavelmente em razão da produção de exopolissacarídeos, apontados como principais responsáveis pelo aumento de viscosidade e consequente obstáculo para aplicação de técnicas de downstream, estas alterações foram visíveis a temperaturas menores que 35ºC

Abstract: 2,3-butanediol (2,3-BDO) is biodegradable alcohol with various industrial applications. This alcohol is a chemical platform for additives, solvents, resins, and can also be converted to 1,3-butadiene, the synthetic rubber monomer. Currently, 2,3-BDO is produced chemically, this process is...

Abstract: 2,3-butanediol (2,3-BDO) is biodegradable alcohol with various industrial applications. This alcohol is a chemical platform for additives, solvents, resins, and can also be converted to 1,3-butadiene, the synthetic rubber monomer. Currently, 2,3-BDO is produced chemically, this process is dependent on fossil sources. Because of the continuous reduction of their supply, new productive routes become necessary. In this context, the biotechnological production of 2,3- BD is an attractive solution from an environmental and economic point of view. However, to make this bioprocess feasible, advances are still needed about genetic improvement and cost reduction, therefore the selection of the feedstock is an important step in this process. To solve these questions, this work proposes the use of the microorganism Paenibacillus polymyxa DSM 365, nonpathogenic and one of the most promising in its class. Also, bagasse hydrolysate and sugar cane molasses were applied as a carbon source, raw materials abundant in Brazil. Molasses proved to be a promising substrate from a fermentative point of view compared to a synthetic medium composed of sucrose, the major sugar in molasses, both reached a yield of 0.26 and 2,3-butanediol production of 11.30 g.L-1 for molasses and 13.28 g.L-1 for the synthetic medium, sugar conversion was 94% for synthetic medium and 84% for molasses in batch fermentations. The fed-batch process was applied to reduce the effect of the inherent hydrolysate inhibitors, the process started with molasses, and then fed with hydrolysate in different proportions. However, the fermentative process stopped after feeding, regardless of the subtract concentration. Although P. polymyxa has shown good performance for the molasses assimilation, more studies need to be done regarding the assimilation of the components of the hydrolysate. However, it was possible to identify important roles played by the temperature in changing the viscosity of the medium, probably due to the production of exopolysaccharides, identified as the main responsible for the increase in viscosity and consequent obstacle downstream techniques, these changes were visible at temperatures below 35ºC

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