Definição do modo de operação, descontínuo ou semi-descontínuo, para produção de bioetanol utilizando um novo substrato misto pela levedura Kluyveromyces sp.

Dissertação de mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Os biocombustíveis de 2ª geração são uma alternativa limpa e sustentável aos combustíveis de origem fóssil. O objetivo deste trabalho consistiu no estabelecimento de um modo de operação, para a produção de bioetanol de 2ª geração a partir de um novo substrato misto, composto por resíduos da alfarroba e soro do queijo. Para obter elevados rendimentos e produtividades na produção de etanol, testaram-se diferentes estratégias de adição sequencial das leveduras Saccharomyces cerevisiae LEBA-1 e Kluyveromyces lactis CBS 2360 em sistema descontínuo (batch) e semi-descontínuo (fed-batch). Na preparação do substrato misto alfarroba/soro do queijo, otimizou-se a temperatura de extração dos açúcares solúveis da alfarroba no soro do queijo. Obteve-se um substrato rico em açúcar (190 g/l), sem gastos de água e com baixo input energético. Nas fermentações do substrato misto, com 240 g/l de açúcares totais, as leveduras S. cerevisiae, K. lactis e Kluyveromyces marxianus CECT 10370, revelaram baixa capacidade fermentativa, devido à elevada pressão osmótica e concentração de sal no meio, tendo a levedura S. cerevisiae alcançado um rendimento etanólico de 0,39 ± 0,02 g/g, abaixo do máximo teórico (0,51 g/g). As leveduras K. lactis e K. marxianus tiveram o crescimento limitado e a produção de etanol não ultrapassou os 30 g/l. Nos ensaios realizados em Erlenmeyer, de adição sequencial das leveduras S. cerevisiae e K. lactis, em modo descontínuo e semi-descontínuo, estas estirpes continuaram a apresentar um fraco desempenho fermentativo com baixos rendimentos etanólicos, ainda que, os açúcares da alfarroba tenham sido consumidos na totalidade ficando a lactose por metabolizar. Em concentrações mais baixas de açúcares, K. lactis revelou capacidade para crescer e fermentar alcançando rendimentos etanólicos de 0,47 ± 0,01 g/g, encontrando-se o máximo teórico entre os 0,51 e os 0,54 g/g. Nos ensaios em reator mecanicamente agitado, a estratégia de adição sequencial das leveduras em semi-descontínuo e condições de baixo arejamento (0,13 vvm) apresentou elevados rendimentos etanólicos (0,51 ± 0,03 g/g), elevadas produtividades e conversão total dos açúcares.