Cultivo de microalgas utilizando pentoses como fonte de carbono

As microalgas podem ser consideradas como um dos mais eficientes sistemas biológicos de transformação de energia solar em compostos orgânicos. Quando cultivadas em meios adequados, certas espécies podem duplicar sua biomassa diariamente. Além disso, possuem inúmeras vantagens, como: elevada velocidade de crescimento; potencial para absorver CO2, reduzindo assim a quantidade de emissões deste gás na atmosfera e diminuindo o efeito estufa. O objetivo do trabalho foi estudar o efeito do uso de pentoses no cultivo de Chlorella minutissima, Chlorella vulgaris, Chlorella homosphaera, Dunaliella salina, Spirulina paracas e Synechococcus nidulans, avaliando o perfil cinético do crescimento e a capacidade de produção de carboidratos e proteínas. Para o cultivo das microalgas foram utilizados os meios: Zarrouk, Bristol`S Modificado e DUN. Em todos os meios o componente nitrogenado foi reduzido pela metade e utilizado 1%, 5%, 10%, 20% e 30% de pentoses, com concentrações de xilose e arabinose que representassem as mesmas presentes em caldo hidrolisado do bagaço de cana de açúcar pré-tratado. Os cultivos foram realizados em fotobiorreatores de 2 L, mantidos em estufa a 30 ºC, fotoperíodo de 12h claro/escuro e 2500 Lx, com agitação a uma vazão de 0,75 v.v.m. . O crescimento de biomassa foi monitorado diariamente pela densidade ótica das culturas em espectrofotômetro a 670nm. Foram avaliados parâmetros cinéticos como a concentração máxima de biomassa, produtividade máxima e velocidade específica máxima de crescimento. A determinação do consumo das pentoses foi realizada através da metodologia de Somogy e Nelson, para a determinação de carboidratos foi utilizada uma adaptação do método do ácido 3,5 dinitro salicílico, as proteínas foram quantificadas pelo método de micro-Kjeldahl. Todas as microalgas foram capazes de consumir em no máximo quatro dias as concentrações de pentoses, e logo após esta etapa mixotrófica manter-se em crescimento autotrófico, destacando-se as cepas de Dunaliella salina e Synechococcus nidulans que esgotaram as maiores concentrações utililizadas em dois dias de cultivo. Para as cianobactérias estudadas, Spirulina paracas cultivada com 10% de C5, foi a que obteve os melhores resultados de concentração celular, produtividade e velocidade específica de crescimento máxima, 1,364 g.L-1 , 0,128 g.L-1 .dia-1 e 0,240 dia-1 . Em relação ao efeito na composição da biomassa, Synechococcus nidulans produziu o maior teor de proteínas, 62,9%, nos ensaios com 10% de C5. Já as cepas de Chlorophytas os melhores resultados foram obtidos com o uso de 5% de C5, para os parâmetros cinéticos destacam-se os valores encontrados para Dunaliella salina, onde a maior concentração de biomassa, produtividade e velocidade específica de crescimento foram 1,246 g.L-1 , 0,091 g.L- 1 .dia-1 e 0,379 dia-1 , respectivamente. Chlorella minutissima e Dunaliella salina foram as melhores produtoras de carboidratos, alcançando 58,6%/0,3 g.L-1 e 23,07%/0,29 g.L-1 ,respecivamente. Logo, o uso de pentoses nas microalgas em substituição as fontes tradicionais de carbono, resultou no crescimento das mesmas, o que mostra que estas podem agir como intermediários para a absorção de açúcares de cinco carbonos.

Optimização do doseamento de uma fonte de carbono a um processo de desnitrificação biológica

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente

Cinética e caracterização de ramnolipídeos produzidos por Pseudomonas aeruginosa MSIC02 utilizando glicerol como fonte de carbono

Glycerol, a co-product of biodiesel production, was used as a carbon source for the kinetics studies and production of biosurfactants by P. aeruginosa MSIC02. The highest fermentative parameters (Y PX = 3.04 g g-1; Y PS = 0.189 g g-1, P B = 31.94 mg L-1 h-1 and P X = 10.5 mg L-1 h-1) were obtained at concentrations of 0.4% (w/v) NaNO3 and 2% (w/v) glycerol. The rhamnolipid exhibited 80% of emulsification on kerosene, surface tension of 32.5 mN m-1, CMC = 28.2 mg L-1, C20 (concentration of surfactant in the bulk phase that produces a reduction of 20 dyn/cm in the surface tension of the solvent) = 0.99 mg L-1, Γm (surface concentration excess) = 2.4 x 10-26 mol Å-2 and S (surface area) = 70.4 Ų molecule-1 with solutions containing 10% NaCl. A mathematical model based on logistic equation was considered to representing the process. Model parameters were estimated by non-linear regression method. This approach was able to give a good description of the process.

Influência da fonte de carbono e da temperatura sobre a fermentação lática desenvolvida por cultura mista de bactérias láticas

Bactérias ácido láticas vêm sendo aplicadas em produtos cárneos como culturas iniciadoras. A finalidade das culturas iniciadoras em produtos cárneos é reduzir o pH no início da fermentação O que contribui na inibição de microrganismos indesejáveis, melhorar as propriedades sensoriais, reduzir o tempo de maturação e reduzir nitratos e nitritos. A composição do meio, assim como as condições de cultivo, são importantes para o bom desenvolvimento da cultura iniciadora, sendo necessário conhecer a influência da fonte de carbono e da temperatura no processo fermentativo. O objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos da temperatura e de diferentes concentrações de glicose e lactose sobre a fermentação lática desenvolvida em caldo MRS (Man-Rogosa-Sharpe) pela cultura mista constituída de L. curvatus, L. plantarum, P. acidilactici e E. faecium. O caldo MRS foi suplementado com glicose e lactose, e as temperaturas de fermentação foram de 28ºC, 37ºC e 46ºC. Os ensaios foram delineados por desenho fatorial incompleto de 3³. Através da Superfície de Resposta, o modelo matemático mostrou que o caldo MRS suplementado de glicose 4,5% (m/v) e lactose 0,5% (m/v) e temperatura de incubação de 46ºC foram as condições mais adequadas para obtenção de ácido lático. A fermentação lática desenvolvida pela cultura mista, durante 48 horas nestas condições, forneceu em média 4,78% de ácido lático sendo a viabilidade celular de 1x10(15)UFC/mL.

Estudo da produção de biossurfactantes sintetizados por Pseudomonas aeruginosa AP029-GVIIA utilizando manipueira como fonte de carbono

This study evaluates the biosurfactants production from cassava wastewater, an agro industrial residue, to be used as carbon source. Using a factorial design 24-1 (half fraction), 10 tests were performed using Pseudomonas aeruginosa AP029/GVII-A in submerged batch cultivation in rotating incubator (shaker). The influence of factors (temperature, agitation, aeration ratio and concentration of cultivation medium) at two different levels for the synthesis of the biosurfactant. Samples were collected throughout the cultivation by 132 hours of fermentation were completed. The best outcome was intended by following production through substrate consumption, dry matter, reduction of surface tension (ring method) and emulsification index. The kinetics of microorganism was assessed for the carbon source used. The results showed that the cassava wastewater is a well assimilable substrate for the production of biotensoactive, reaching 91 % of consumption by the micro-organism under study. The growth temperature was found to be one of the leading factors in the synthesis of the metabolite, followed by aeration and also due to the agitation. The best results showed a 30 % reduction in surface tension (% RTS) for the environment, reaching values of 30 mN/m; 3.0 g /L of biomass and emulsifying index greater than 65 %. The metabolite synthesized still remained stable for different salt concentrations (1, 5 and 10 % w/ v) and alkaline pH (8-10).

Remoção biológica de nitrato em água de abastecimento humano utilizando o endocarpo de coco como fonte de carbono

The groundwater quality has been compromised as a result of the intensification of human activities over the years. Groundwater contamination by nitrate is one of the effects of this degradation, a socio-environmental problem that affects many regions of the world and particular the city of Natal (RN). Developing techniques for nitrate removal in water is intended to eliminate or reduce the concentration of this compound, and those that involve biological processes have produced economic and environmental advantages. This study proposes a technology for biological removal of nitrate in water supply for humans, using the endocarp s coconut as a carbon source and bacteria support. The experiments were performed in pilot scale anoxic, testing different areas of the substrate surface. Results showed high rates nitrate removal during the monitoring period, noting the occurrence of denitrification after the beginning of system operation. The best performance was achieved in the treatment system containing substrate surface area increased, indicating that the decrease in the endocarp size contributed to increased bacterial activity, improving the ability to remove nitrate. About the quality analyzed aspects of water, it was found that the proposed technology has the potential water use for human consumption

O efeito da complexidade estrutural da fonte de carbono e nitrogênio no desempenho fermentativo de leveduras industriais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Produção e purificação de biogás utilizando microalga spirulina sp. LEB-18

O crescimento da população mundial e a tentativa de substituição parcial dos combustíveis fósseis por novas fontes de energia têm levado a uma maior atenção quanto à possível escassez de alimentos e a carência de grandes áreas disponíveis para agricultura. Microalgas, por meio do metabolismo fotossintético, utilizam energia solar e gás carbônico como nutrientes para o crescimento. A microalga Spirulina pode ser utilizada como suplemento alimentar, na biofixação de CO2, como fonte de biocombustíveis e no tratamento de efluentes. A digestão anaeróbia da biomassa microalgal produz biogás e os resíduos deste processo podem ser utilizados como substrato para novos cultivos da microalga. O objetivo deste trabalho foi estudar a conversão de Spirulina sp. LEB-18 em biogás em escala piloto e produzir biomassa microalgal utilizando os efluentes bicarbonato e dióxido de carbono do processo anaeróbio como fonte de nutrientes. Spirulina foi utilizada como substrato na digestão anaeróbia para produção de biogás em escala piloto sob temperaturas variáveis (12- 38 °C). Efluente do processo anaeróbio foi adicionado (20 %, v/v) como fonte de carbono no cultivo da microalga para avaliar o crescimento e a composição da biomassa. A seguir foi avaliada a capacidade da microalga de remover CO2 presente no biogás através de biofixação para obtenção do biocombustível purificado. O biogás produzido sob as diferentes temperaturas apresentou entre 72,2 e 74,4 % de CH4, quando realizado nas temperaturas 12 a 21 °C e 26 a 38 °C, respectivamente. A redução na temperatura do processo anaeróbio provocou um decréscimo na conversão de biomassa em biogás (0,30 para 0,22 g.g-1 ), ocorrendo dentro da faixa adequada e segura para as bactérias metanogênicas (pH 6,9; alcalinidade entre 1706,0 e 2248,0 mg.L-1 CaCO3 e nitrogênio amoniacal 479,3 a 661,7 mg.L-1 ). Os cultivos de Spirulina sp. LEB-18 em efluente anaeróbio contendo 20 % (v/v) e meio Zarrouk modificado (NaHCO3 2,8 e 5,3 g.L-1 ) apresentaram velocidade específica máxima de crescimento entre 0,324 e 0,354 d-1 , produtividade volumétrica entre 0,280 e 0,297 g.L-1 .d-1 e produtividade areal entre 14,00 e 14,85 g.m-2 .d-1 , sem diferenças significativas (p > 0,05) entre as diferentes condições estudadas. Lipídios variaram entre 4,9 e 5,0 % com proporção de ácido linoleico maximizada nos meios com efluente e ácido alfa-linolênico reduzida nesses meios em comparação ao meio Zarrouk completo. Nos ensaios para avaliar a capacidade da microalga Spirulina sp. LEB-18 de remover CO2 contaminante no biogás, as máximas concentrações celulares e produtividades de biomassa variaram, respectivamente, entre 1,12 e 1,24 g.L-1 e 0,11 e 0,14 g.L-1 .d-1 , não apresentando diferenças significativas (p > 0,05) entre os ensaios. A maior fixação diária total (FDT) de dióxido de carbono obtida foi 58,01 % (v/v) em cultivos com adição de biogás contendo 25 % (v/v) CO2. Obteve-se biogás com 89,5 % (v/v) de CH4 após injeção em cultivos de Spirulina, no qual aproximadamente 45 % (v/v) do CO2 injetado foi fixado pela microalga, gerando biomassa para diversas aplicações e biogás purificado.

Produção de bioetanol, usando soro do queijo como fonte de carbono. Screening de uma estirpe de levedura competente

Dissertação de Mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

Efeito da fonte de carbono na embriogênese somática em Bactris gasipaes.

A metodologia de camada fina de células foi utilizada com sucesso para indução de embriogênese somática em região do meristema apical de plantas de pupunha mantidas em casa-de-vegetação. O efeito de três fontes de carbono: sacarose, glicose e manitol na indução de embriogênese somática foi avaliado. Embriões somáticos foram observados após a indução apenas nos meios contendo sacarose ou glicose em igual proporção.

Produção de biohidrogénio a partir de diferentes fontes de carbono, por fermentação anaeróbia

Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Produção de carbonatos utilizando dióxido de carbono

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Alumina recoberta por carbono como suporte de catalisadores de hidrodessulfurização

O presente trabalho consistiu no estudo do uso do etilenoglicol como fonte de carbono visando o recobrimento de uma alumina comercial, produzindo uma alumina recoberta por carbono (ARC). Os materiais preparados foram utilizados como suporte de molibdénio e usados na reação modelo de HDS do tiofeno. De modo a avaliar a influência da fonte de carbono na atividade e seletividade dos catalisadores preparados, foi estudada a variação da temperatura de carbonização e a variação do número de monocamadas teóricas de carbono impregnadas na superfície da γ-alumina. Os diferentes suportes e catalisadores sintetizados foram caraterizados por análise da cor, difração de raios X (DRX), fisissorção de N2, espetroscopia Raman, espetroscopia de refletância difusa na região do IV com transformada de Fourier (DRIFTS), Dessorção a temperatura programada (TPHe) e avaliação catalítica. Os resultados mostraram que com uma monocamada teórica, e para temperaturas inferiores a 700 ºC, a carbonização da fonte de carbono foi incompleta e que apenas para a temperatura de 700 ºC se originou carbono amorfo. Porém, verificou-se ainda que uma monocamada teórica de carbono não foi suficiente para recobrir a superfície da alumina, o que originou a necessidade de estudar a variação do número de monocamadas teóricas. A variação do número de monocamadas teóricas de carbono permitiu concluir que com um número inferior a 3 monocamadas teóricas não se verificou qualquer alteração nas propriedades da alumina. A impregnação de 3, 4, ou 5 monocamadas teóricas foi suficiente apenas para diminuir a área específica, porém não foi possível recobrir totalmente a superfície do suporte. Estes resultados indicam que o motivo pelo qual não foi possível recobrir a superfície do suporte se deve provavelmente à natureza da fonte de carbono utilizado, o etilenoglicol.

Composição de exopolissacarídeos produzidos por estirpes de rizóbios cultivados em diferentes fontes de carbono

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes fontes de carbono na composição dos exopolissacarídeos produzidos por Rhizobium tropici SEMIA 4077 e SEMIA 4080, e o efeito da inoculação dessas estirpes na nodulação em feijoeiro. As fontes de carbono utilizadas interferiram nas concentrações de galactose e glicose dos exopolissacarídeos, que foram maior na SEMIA 4080 em meio com sacarose. Embora a SEMIA 4080 tenha liberado grande quantidade de exopolissacarídeos na cultura, não houve diferença entre as estirpes quanto ao número de nódulos do feijoeiro, independentemente da fonte de carbono utilizada no preparo do inóculo. No parâmetro matéria seca de nódulos, houve diferença entre as estirpes, independentemente da fonte de carbono utilizada no preparo do inóculo.