UTILIZAÇÃO DE VINHAÇA PARA A PRODUÇÃO DE POLI(3-HIDROXIBUTIRATO) POR Cupriavidus necator

UTILIZAÇÃO DE VINHAÇA PARA A PRODUÇÃO DE POLI(3-HIDROXIBUTIRATO) POR Cupriavidus necator

MARTINHAGO, F. M.; STEFFEN, W. F.; SANTOS, E. C.; ZANFONATO, K.; QUINES, L. K. M.; SCHMIDT, M.; GAI, C. S.; SCHMIDELL, W.; ARAGÃO, G. M. F.

Artigo:

A produção de bioetanol a partir da fermentação de melaço de cana-deaçúcar gera vinhaça como resíduo da destilação, na proporção de 4 a 10 l para cada litro de produto. Geralmente usada em fertirrigação, a vinhaça causa impactos negativos no meio ambiente, contaminando solos e águas subterrâneas. Para minimizar este impacto, a vinhaça pode ser utilizada na geração de produtos com valor agregado. O Poli(3- hidroxibutirato) (P(3HB)) é um biopolímero, biodegradável e biocompatível, acumulado intracelularmente como reserva energética, por diversos micro-organismos (e.g. Cupriavidus necator), mas o seu elevado custo de produção o torna economicamente não competitivo. Neste contexto, a utilização da vinhaça como substrato para a produção biotecnológica de P(3HB) é uma alternativa possível de ser explorada. Este trabalho relata a capacidade de crescimento da bactéria C. necator DSM 545, e produção de P(3HB) a partir de vinhaça proveniente da destilação do mosto de cana-deaçúcar, em incubador rotativo. Os ensaios preliminares mostraram a capacidade de crescimento do micro-organismo em vinhaça não diluída sem efeito inibitório no crescimento do mesmo. Testes com a adição de minerais essenciais, fonte de nitrogênio e glicose (durante o crescimento da bactéria) à vinhaça, demonstraram a capacidade de produção de P(3HB).

A produção de bioetanol a partir da fermentação de melaço de cana-deaçúcar gera vinhaça como resíduo da destilação, na proporção de 4 a 10 l para cada litro de produto. Geralmente usada em fertirrigação, a vinhaça causa impactos negativos no meio ambiente, contaminando solos e águas subterrâneas. Para minimizar este impacto, a vinhaça pode ser utilizada na geração de produtos com valor agregado. O Poli(3- hidroxibutirato) (P(3HB)) é um biopolímero, biodegradável e biocompatível, acumulado intracelularmente como reserva energética, por diversos micro-organismos (e.g. Cupriavidus necator), mas o seu elevado custo de produção o torna economicamente não competitivo. Neste contexto, a utilização da vinhaça como substrato para a produção biotecnológica de P(3HB) é uma alternativa possível de ser explorada. Este trabalho relata a capacidade de crescimento da bactéria C. necator DSM 545, e produção de P(3HB) a partir de vinhaça proveniente da destilação do mosto de cana-deaçúcar, em incubador rotativo. Os ensaios preliminares mostraram a capacidade de crescimento do micro-organismo em vinhaça não diluída sem efeito inibitório no crescimento do mesmo. Testes com a adição de minerais essenciais, fonte de nitrogênio e glicose (durante o crescimento da bactéria) à vinhaça, demonstraram a capacidade de produção de P(3HB).

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobec-ic-07-eb-148

Referências bibliográficas

• [1] APHA, AWWA, WEF. (1995), Standard methods for the examination of water and wastewater 19th. American public health association. Washington, DC.
• [2] ARAGÃO, G. M. F., LINDLEY, N. D., URIBELARREA, J. L., PAREILLEUX, A. (1996), “Maintaining a controlled residual growth capacity increases the production of polyhydroxyalkanoate copolymers by Alcaligenes eutrophus”. Biotechnology Letters, 18, 937-942.
• [3] BEKATOROU, A.; PSARIANOS, C.; KOUTINAS, A. (2006), “Production of food grade yeasts”. Food Technology and Biotechnology, 44, 407-415.
• [4] BELTAN, J.; DOMINGUEZ, J.; PARTIDO, E. (2005), “Phisico-chemical treatment for the depuration of wine distillery wastewaters (vinasses)”. Water Science and Technology, 51, 159-166.
• [5] BITTENCOURT, V. C., CASTRO, L. J. B., FIGUEIREDO, A. A. M., PAIXÃO, A. C. S., POLLI, D. M. (1978), “Composição da Vinhaça”. Brasil Açucareiro, 92, 25-35.
• [6] CAZETTA, M. L.; CELLIGOI, M. A. P. C. (2006), “Study of molasses/vinasse waste ratio for single cell protein and total lipids production by microorganisms”. Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, 27, 03-10.
• [7] CONAB - COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO. Acompanhamento de safra brasileira: cana-de-açúcar - estimativa safra 2013/2014.
• [8] ELIA NETO, A.; NAKAHONDO, T. (1995), Caracterização físico-química da vinhaça projeto Nº 9500278. Relatório técnico da seção de tecnologia de tratamento de águas do centro de tecnologia coopersucar, Piracicaba, 26 p.
• [9] JIMÉNEZ, A. M.; BORJA, R.; MARTÍN, A.; RAPOSOB, F. (2006), “Kinectic analysis of the anaerobic digestion of untreated vinasses and vinasses previously treated with Penicillium decumbengs”. Journal of Environmental Management, 80, 303-310.
• [10] KARR, D. B.; WATERS, J. K. A; EMERICH, D. W. (1983), “Analysis of Poly-β- Hydroxybutyrate in Rhizobium japonicum Bacteroids by Ion-Exclusion High- Pressure Liquid Chromatography and UV detection”. Applied and Environmental Microbiology, 46, 1339-1344.
• [11] KHAN, M. R.; PRASAD, E. N. R.; ABDULLAH, H; BATCHA, A. F. M. (2013), “Kinetic analysis on cell growth and biosynthesis of poly(3- hydroxibutyrate) (PHB) in Cupriavidus necator H 16”. Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics, 3, 516- 519.
• [12] KHANNA, S.; SRIVASTAVA, A. K. (2005), “Recent advances in microbial polyhydroxyalkanoates”. Process Biochemistry, 40, 609-619.
• [13] LAIME, E. M. O., FERNANDES, D. C. S., FREIRE, E. A. (2011), “Possibilidades tecnológicas para a destinação da vinhaça: uma revisão”. Revista Trópica – Ciências Agrárias e Biológicas, 5, 16.
• [14] LEE, S. Y., CHOI, J., WONG, H. H. (1999), “Recent advances in polyhydroxyalkanoate production by bacterial fermentation: mini-review”. International Journal of Biological Macromolecules, 25, 31-36.
• [15] MINISTÉRIO DA AGRICULTURA (2013), http://www.agricultura.gov.br/vegetal/culturas/cana-de-acucar, acessado em 28 de agosto de 2013.
• [16] MYSHKINA, V. L.; NIKOLAEVA, D. A.; MAKHINA, T. K.; BONARTSEV, A. P.; BONARTSEVA, G. A. (2008), “Effect of growth conditions on the molecular weight of Poly-3-hydroxybutyrate produced by Azotobacter chroococcum 7B” Applied Biochemistry and Microbiology, 44, 482–486.
• [17] PANT, D.; ADHOLEYA, A. (2007), “Biological approaches for treatment of distillery wastewater: a review”. Bioresource Technology, 98, 2321-2334.
• [18] PARNAUDEAU, V.; CONDOM, N.; OLIVER, R.; CAZEVIEILLE, P.; RECOUS, S. (2008), “Vinasse organic matter quality and mineralization potential, as influenced by raw material, fermentation and concentration process”. Bioresource Technology, 99, 1553-1562.
• [19] PRAMANIK, A.; MITRA, A.; ARUMUGAM, M.; BHATTACHARRYYA, A.; SADHUKHAN, S.; RAY, A.; HALDAR, S.; MUKHOPADHYAY, U. K.; MUKHERJEE, J. (2012), “Utilization of vinasse for the production of polyhydroxybutyrate by Haloarcula marismortui”. Folia Microbiology, 57, 71–79.
• [20] RAMSAY, B.A. (1994), “Physiological factor affecting PHA production. Physiology, kinetics, production and use of biopolymers”. Proceedings, 9-7, Austria.
• [21] REINECKE, F., STEINBÜCHEL, A. (2009). “Ralstonia eutropha strain H16 as model organismfor PHA metabolism and for biotechnological production of technicallyinteresting biopolymers”. Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology, 16, 91–108.
• [22] ROBLES-GONZÁLEZ, V.; GALÍNDEZMAYER, J.; RINDERKNECHT-SEIJAS, N.; POGGI-VARALDO, H. M. (2012), “Treatment of mezcal vinasses: A review”. Journal of Biotechnology, 157, 524-546.
• [23] SANTOS, M. A. M., BOCANEGRA, J. L. F., MARTÍN, A. M., GARCÍA, I. G. (2003) “Ozonation of vinasse in acid and alkaline media”. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 78, 1121–1127.
• [24] SILVA, C. F.; ARCURI, S. L.; CAMPOS, C. R.; VILELA, D. M.; ALVES, J. G. L. F.; SCHWAN, R. F. (2011), “Using the residue of spirit production and bioethanol for protein production by yeasts”. Waste Manegement, 31, 108-114.
• [25] TAVARES, L. Z., SILVA, L. S., PRADELLA, J. G. C. (2004), “Production of poly(3-hydroxybutyrate) in an airlift bioreactor by Ralstonia eutropha”. Biochemical Engineering Journal, 18, 21– 31.

Como citar:

MARTINHAGO, F. M.; STEFFEN, W. F.; SANTOS, E. C.; ZANFONATO, K.; QUINES, L. K. M.; SCHMIDT, M.; GAI, C. S.; SCHMIDELL, W.; ARAGÃO, G. M. F.; "UTILIZAÇÃO DE VINHAÇA PARA A PRODUÇÃO DE POLI(3-HIDROXIBUTIRATO) POR Cupriavidus necator", p-689-693. In: . São Paulo: Blucher, 2014.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobec-ic-07-eb-148