Fermentação alcoólica com Saccharomyces cerevisiae em mosto aerado de hidrolisados de amido de mandioca

O presente trabalho foi desenvolvido no Centro de Raízes e Amidos Tropicais – CERAT, Na UNESP em Botucatu, estado de São Paulo onde foram realizados ensaios de fermentação alcoólica com hidrolisado de amido de mandioca. A fécula de mandioca foi utilizada como fonte de carboidrato para obtenção dos açúcares redutores consumidos no processo. Em um reator agitado foi produzido 12Kg de hidrolisado a partir de suspensão de fécula a 30% (p/p) utilizando enzimas alfa amilase na primeira etapa, seguida de amiloglucosidase na etapa posterior. As dosagens em unidades enzimáticas foram 2KNU.g-1 de amido e 2AGU.g-1 de amido respectivamente. O planejamento experimental considerou a realização de três ensaios de hidrolisados e três ensaios de fermentação a partir do mosto produzido; a) mosto aerado; b) com microaeração; c) em meio anaeróbio. Os ensaios foram realizados em erlenmeyers com 2,5 Kg de hidrolisado, ajustado a concentração de glicose a 100g.L-1 sendo inoculada a levedura do gênero Saccharomyces cerevisiae à taxa de 1,5% (p/p). Todos os erlenmeyers foram colocados sob agitação orbital e temperatura controlada de 30ºC sendo acompanhado o processo de fermentação através de coleta de amostras do mosto a cada hora. A aeração nos frascos erlenmeyers foi realizada através de mangueira coletora de válvula que regulava a vazão de ar. De acordo com os dados obtidos pode se concluir que o sistema anaeróbio em 32h foi o mais eficiente para a produção de etanol. Também foi possível observar que enquanto ocorre aeração no meio não se observa alteração significativa na concentração de etanol e quando cessa a aeração o meio torna se anaeróbio e tem início a produção de etanol. Quando aumenta a concentração de etanol no meio, o crescimento celular do sistema anaeróbio cai e etanol inibe a levedura, parando o crescimento celular.

Influência da palha e tempo de preparo da calda antes da hidrólise da cana-de-açúcar em dietas de vacas leiteiras

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Caracterização de impactos socioambientais no setor sucroalcooleiro: o caso da fuligem em Piracicaba - SP

A busca por novas fontes de energia é consequência do aumento da demanda de energia consumida no mundo. Com a instabilidade política dos países detentores das maiores reservas de combustíveis fósseis e a eminência do esgotamento dos recursos naturais surge a preocupação de produzir uma energia mais limpa, desta forma, surgem os estudos com a biomassa, no caso, a cana de açúcar. Esta pesquisa tem como objetivo entender as relações do cultivo cana e da produção de etanol, caracterizando seus impactos socioambientais. Além disso, procura demonstrar a manifestação de um dos efeitos negativos gerados na fase agrícola. A prática da queima da cana é muito antiga, porém ainda muito utilizada. Esta gera efeitos diretos na saúde do trabalhador e da população, neste sentido, procuramos saber se a população está ciente desta prática e das suas implicações. Portanto, esta pesquisa justifica-se para colaborar com os estudos ligados a produção de energias mais limpas, para alcançar o desenvolvimento sustentável

Cana-de-açúcar e álcool combustível: histórico, sustentabilidade e segurança energética

The cane sugar is important since the early days in the history of the country, following the discovery of Brazil since the colonial period, therefore, the culture has an important role in the Brazilian economy, being one of the main products. In the 1970s with the advent of the economic crisis, geopolitical and the possibility of depletion of oil, countries dependent on imported fuel, sought new energy alternatives. In Brazil, it was decreed in 1975 the creation of the National Alcohol Program - PROALCOOL, who had several years of rising, the increase of distilleries and marketing of cars powered with ethanol blend. Due to the decrease in the price of oil the importance of the program significantly reduced, returning to peak only in 1979, ie, the second phase of the program. Conceived as one of the vectors of the national response to the crisis in oil prices '70s, the program persisted at times rising in others not reaching for more than three decades. Brazil is the second largest ethanol producer, second only to the U.S., where the raw material comes from corn, which becomes a bottleneck biodiesel production because it competes with food production. New technologies developed to increase ethanol production combined with sustainability and economic viability are being held, the principal is the second generation ethanol, known as cellulosic ethanol, ethanol plus third and fourth generation.

Determinação do teor de glicose em bagaço de cana-de-açúcar hidrolizado pelo processo de conversão enzimática

The production of ethanol and sugar from sugarcane juice generate as byproduct, the bagasse. Currently, the bagasse, an industrial lignocellulosic biomass, can be used for production of second-generation ethanol, since when it is submitted to hydrolytic processes generates fermentable sugars. The objective of this study was to produce fungal enzymes capable of hydrolyzing this lignocellulosic biomass to generate glucose. For this, we used the mushroom species Lentinula edodes, Pleurotus ostreatus, Pleurotus eryngii, and Pycnoporus sanguineus as potential sources of laccase, manganese peroxidase and lignin peroxidase enzymes, capable of hydrolyzing the crushed sugarcane. The hydrolysis process was performed with the highest enzymatic activities observed from laccase in L. edodes (39.23 U-mL after 25 day incubation), P. ostreatus (2.5 U U-mL after 27 day incubation), P. sanguineus (80 U-mL after 27 days of incubation) and P. eryngii (16.45 U-mL 15 days incubation). MnP and LiP showed no significant results. The enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse in natura (32,17% hemicellulose, cellulose 52,45% and 10,62% lignin) and bagasse hydrolyzate with 7,0% H2SO4 (0,20% hemicellulose, 68,82% to 25,33% cellulose and lignin) were evaluated for each enzymatic obtained. Compared to others, the enzymes produced by P. sanguineus incubated in sugarcane bagasse showed better efficiency resulting in glucose with an average content of 0,14 g-L. Although the levels of glucose determined in this work were low in relation to the literature, it can be stated that the laccase, manganese peroxidase and lignin peroxidase enzymes demonstrated good hydrolytic potential, especially those produced by the fungus P. sanguineus.

Cultivo de Lentinula edodes e Pleurotus ostreatus em bagaço de cana-de-açúcar

Pós-graduação em Microbiologia - IBILCE

Estudo do comportamento fisiológico de cepas de leveduras frente às condições do meio de cultivo visando processos de fermentação alcoólica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Determinação de açucares em bagaço de palha de cana-de-açúcar por cromatografia líquida de alta eficiência com detecção eletroquímica utilizando eletrodos de nanotubos modificados com óxidos metálicos

Pós-graduação em Química - IQ

Simulação para a otimização da colheita da cana-de-açúcar

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Enriquecimento de amido de biomassa produzida em lagoa de lemna utilizando a espécie Landoltia punctata

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Simulação para a otimização da colheita da cana-de-açúcar

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Enriquecimento de amido de biomassa produzida em lagoa de lemna utilizando a espécie Landoltia punctata

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese de nanotubos de carbono a partir do bagaço da cana-de-açúcar

A tradicional produção de açúcar, associada à crescente produção de etanol, faz da indústria sucroalcooleira um dos principais segmentos da economia brasileira. As indústrias brasileiras de açúcar e álcool processaram cerca de 630 milhões de toneladas de cana em 2009, gerando, aproximadamente, 142 milhões de toneladas de bagaço. Este trabalho apresenta uma possibilidade de destinação para o bagaço da cana através da queima controlada associada à síntese de nanotubos de carbono (CNTs), materiais que possuem inúmeras possibilidades de aplicações tecnológicas devido as suas excepcionais propriedades. Foi utilizado o processo de pirólise a 1000ºC associado a um sistema catalisador, visando à recuperação dos gases gerados como matéria-prima para a síntese dos CNTs. As emissões gasosas foram analisadas por cromatografia e os materiais produzidos foram caracterizados com o emprego de MEV, MET, TGA e espectroscopia Raman. Os resultados mostraram que o uso do catalisador resultou na diminuição das emissões gasosas. Nanotubos de carbono com comprimentos de 10 a 40 µm e diâmetros entre 20 e 50 nm foram produzidos.

Flotação por ar dissolvido aplicado à separação de microalgas cultivadas em fotobiorreator, alimentado com vinhaça pré-tratada físico-quimicamente, com vistas à exploração de seu potencial bioenergético

Apesar de ser considerado um combustível sustentável, o etanol, produzido a partir da cana de açúcar, deixa um passivo de grandes proporções durante seu processo produtivo, a vinhaça, que vem sendo depositada nas próprias lavouras de cana de açúcar. É gerada na proporção de 12 litros para cada litro de etanol produzido em média, sendo rica em diversos nutrientes, os quais podem ser aproveitados para diversos fins como, por exemplo, meio de cultivo para microalgas. A presente pesquisa avaliou em uma primeira etapa a clarificação da vinhaça por um processo de coagulação com auxílio de um polímero catiônico, seguida de uma etapa de microfiltração tangencial em filtro de fibras ocas, o que permitiu uma redução superior a 77% para a cor aparente, de 99% para a turbidez e de 20% para a DQO, facilitando a utilização deste efluente para o cultivo de microalgas. Numa segunda etapa, foi avaliado o cultivo da microalga Chlorella vulgaris, em escala de bancada e operação em batelada, em meio preparado a partir da diluição da vinhaça em água de poço profundo, obtendo um aumento na biomassa produzida, determinado em termos de clorofila-a, em concentrações de vinhaça inferiores a 7,5% utilizando inóculo da ordem de 106 indivíduos. Tais dados permitiram a realização de ensaios de cultivo em escala contínua, com fotobiorreatores em escala piloto, gerando assim a biomassa utilizada nas próximas fases do estudo, que avaliaram a separação da biomassa gerada pelo processo de flotação por ar dissolvido. Os ensaios inicialmente realizados em escala de bancada e operados em batelada permitiram identificar as condições ótimas de operação, as quais foram então avaliadas em um flotador operando em fluxo contínuo. Tal flotador permitiu a obtenção de um lodo com teor de sólidos superior a 2%, o qual foi submetido à um processo final de desaguamento por centrifugação. Os ensaios de desaguamento, permitiram verificar que a utilização do mesmo polímero utilizado na etapa de clarificação permite a obtenção de um lodo mais estável, quando comparado com a não utilização de produto químico, na dosagem de polímero catiônico de 6 g.kg-1. A conclusão deste trabalho permitiu verificar a possibilidade de utilização da vinhaça como meio de cultivo de microalgas, reduzindo assim um dos impactos causados pela produção de etanol. Além disso foi possível verificar o potencial da FAD, para o espessamento de biomassa produzido em fotobiorreatores.

Estudos de proteômica, estruturais e funcionais de proteínas envolvidas na degradação da biomassa lignocelulósica: expansinas microbianas e hidrolases de glicosídeos termofílicas

O Brasil possui uma posição privilegiada quando se refere à produção de etanol. Por questões históricas e geográficas o país é responsável por mais de 30 % da produção mundial de etanol, com uma produção nacional de mais de 28 bilhões de litros em 2014. Para maximizar o rendimento desse processo, está em desenvolvimento a tecnologia associada ao etanol de segunda geração ou etanol lignocelulósico. Os principais desafios desta tecnologia são: melhorar a eficiência de conversão do substrato em produto e a produção em grande escala utilizando substratos de baixo custo. Com o objetivo de melhorar a eficiência do processo de conversão foram estudadas proteínas auxiliares (expansinas) que, em conjunto com celulases, melhoram a despolimerização de biomassa lignocelulósica em açúcares fermentescíveis. Além disso, realizou-se também a caracterização de enzimas ativas de carboidratos (CAZymes) de origem termofílica do organismo Thermogemmatispora sp. T81, devido a capacidade que estas proteínas apresentam de manter a atividade e conformação estrutural em altas temperaturas por um prolongado período de tempo. A partir de análises utilizando bioinformática, os genes que codificam para expansinas de Xanthomonas campestris, Bacillus licheniformis e Trichoderma reesei foram clonados e expressos em E. coli, e seus produtos gênicos (as expansinas) tiveram seus índices de sinergismo (devido atuação conjunta com coquetéis comerciais) e atividade catalítica determinados. Adicionalmente, dispondo de alinhamentos estruturais, foi proposto um mecanismo hidrolítico para elas. Em relação à bactéria Thermogemmatispora sp. T81, foram realizadas análises genômicas e proteômicas, a fim de selecionar enzimas superexpressas em meio celulósico. Seus genes foram clonados heterologamente em E. coli e o produto de expressão caracterizado bioquimicamente (cromatografia, ensaios de atividade e perfil de hidrólise) e estruturalmente (SAXS e dicroísmo circular). Os índices de sinergismo determinados foram de 2,47; 1,96 e 2,44 para as expansinas de Xanthomonas campestris, Bacillus licheniformis e Trichoderma reesei, respectivamente. A partir dos alinhamentos estruturais foi proposto a díade Asp/Glu como sitio catalítico em expansinas. As análises de proteômica possibilitaram a seleção de quatro alvos de clonagem, por apresentarem alto índice de expressão quando a bactéria foi cultivada em meio celulósico. Estas proteínas foram caracterizadas quanto a atividade e apresentaram um perfil comum: temperatura ótima de ação (de 70 a 75 °C), pH ótimo de 5, e hidrolisam preferencialmente substratos hemicelulósicos (xilano). A porcentagem de estruturais secundárias das proteínas em estudo foram confirmadas com predições teóricas ao se utilizar a técnica de dicroísmo circular. Desta maneira, os objetivos iniciais propostos neste projeto foram concluídos com a determinação do grau de sinergismo das proteínas expansinas em estudo e a proposição de um mecanismo de hidrólise para as mesmas, considerando que tais proteínas por mais de 20 anos tiveram sua atividade definida exclusivamente como acessória. Além disso, este estudo contribui com a identificação e seleção de genes para CAZymes termofilícas com aplicação biotecnológica devido às propriedades termoestáveis apresentadas.