Produção de 1,3-propanodiol por Klebsiella pneumoniae e Escherichia coli: otimização de meio e clonagem de genes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Approach toward an efficient inoculum preparation stage for suspension BHK-21 cell culture

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cinética de crescimento do fungo termófilo Myceliophthora thermophila M. 7.7 em cultivo no estado sólido

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Produção de celulases fúngicas por fermentação em estado sólido: ampliação de escala de biorreatores de leito fixo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Marine-derived fungi: diversity of enzymes and biotechnological applications

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Hygroscopic properties of solid agro-industrial by-products used in solid-state fermentation

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mathematical modeling of a continuous alcoholic fermentation process in a two-stage tower reactor cascade with flocculating yeast recycle

Experiments of continuous alcoholic fermentation of sugarcane juice with flocculating yeast recycle were conducted in a system of two 0.22-L tower bioreactors in series, operated at a range of dilution rates (D (1) = D (2) = 0.27-0.95 h(-1)), constant recycle ratio (alpha = F (R) /F = 4.0) and a sugar concentration in the feed stream (S (0)) around 150 g/L. The data obtained in these experimental conditions were used to adjust the parameters of a mathematical model previously developed for the single-stage process. This model considers each of the tower bioreactors as a perfectly mixed continuous reactor and the kinetics of cell growth and product formation takes into account the limitation by substrate and the inhibition by ethanol and biomass, as well as the substrate consumption for cellular maintenance. The model predictions agreed satisfactorily with the measurements taken in both stages of the cascade. The major differences with respect to the kinetic parameters previously estimated for a single-stage system were observed for the maximum specific growth rate, for the inhibition constants of cell growth and for the specific rate of substrate consumption for cell maintenance. Mathematical models were validated and used to simulate alternative operating conditions as well as to analyze the performance of the two-stage process against that of the single-stage process.

Impact of inulin and okara on Lactobacillus acidophilus La-5 and Bifidobacterium animalis Bb-12 viability in a fermented soy product and probiotic survival under in vitro simulated gastrointestinal conditions

The effect of inulin and/or okara flour on Lactobacillus acidophilus La-5 and Bifidobacterium animalis Bb-12 viability in a fermented soy product (FSP) and on probiotic survival under in vitro simulated gastrointestinal conditions were investigated throughout 28 days of storage at 4 °C. Employing a 22 design, four FSP trials were produced from soymilk fermented with ABT-4 culture (La-5, Bb-12, and Streptococcus thermophilus): FSP (control); FSP-I (with inulin, 3 g/100 mL of soymilk); FSP-O (with okara, 5 g/100 mL); FSP-IO (with inulin + okara, ratio 3:5 g/100 mL). Probiotic viabilities ranged from 8 to 9 log cfu/g during the 28 days of storage, and inulin and/or okara flour did not affect the viability of La-5 and Bb-12. Bb-12 resistance to the artificial gastrointestinal juices was higher than for La-5, since the Bb-12 and La-5 populations decreased approximately 0.6 log cfu/g and 3.8 log cfu/g, respectively, throughout storage period. Even though the protective effect of inulin and/or okara flour on probiotic microorganisms was not significant, when compared to a fresh culture, the FSP matrix improved Bb-12 survival on day 1 of storage and may be considered a good vehicle for Bb-12 and could play an important role in probiotic protection against gastrointestinal juices. © 2013 Elsevier Ltd.

Produção de lacases pelo fungo filamentoso de origem marinha Peniophora sp. CBMAI 1063 em biorreator de bancada

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effect of Substrate Concentration on Dark Fermentation Hydrogen Production Using an Anaerobic Fluidized Bed Reactor

The effect of substrate (glucose) concentration on the stability and yield of a continuous fermentative process that produces hydrogen was studied. Four anaerobic fluidized bed reactors (AFBRs) were operated with a hydraulic retention time (HRT) from 1 to 8 h and an influent glucose concentration from 2 to 25 gL(-1). The reactors were inoculated with thermally pre-treated anaerobic sludge and operated at a temperature of 30 degrees C with an influent pH around 5.5 and an effluent pH of about 3.5. The AFBRs with a HRT of 2 h and a feed strength of 2, 4, and 10 gL(-1) showed satisfactory H-2 production performance, but the reactor fed with 25 gL(-1) of glucose did not. The highest hydrogen yield value was obtained in the reactor with a glucose concentration of 2 gL(-1) when it was operated at a HRT of 2 h. The maximum hydrogen production rate value was achieved in the reactor with a HRT of 1 h and a feed strength of 10 gL(-1). The AFBRs operated with glucose concentrations of 2 and 4 gL(-1) produced greater amounts of acetic and butyric acids, while AFBRs with higher glucose concentrations produced a greater amount of solvents.

Performance and composition of bacterial communities in anaerobic fluidized bed reactors for hydrogen production: Effects of organic loading rate and alkalinity

This study evaluated the effects of the organic loading rate (OLR) and pH buffer addition on hydrogen production in two anaerobic fluidized bed reactors (AFBRs) operated simultaneously. The AFBRs were fed with glucose, and expanded clay was used as support material. The reactors were operated at a temperature of 30 degrees C, without the addition of a buffer (AFBR1) and with the addition of a pH buffer (AFBR2, sodium bicarbonate) for OLRs ranging from 19.0 to 140.6 kg COD m(-3) d(-1) (COD: chemical oxygen demand). The maximum hydrogen yields for AFBR1 and AFBR2 were 2.45 and 1.90 mol H-2 mol(-1) glucose (OLR of 84.3 kg COD m(-3) d(-1)), respectively. The highest hydrogen production rates were 0.95 and 0.76 L h(-1) L-1 for AFBR1 and AFBR2 (OLR of 140.6 kg COD m(-3) d(-1)), respectively. The operating conditions in AFBR1 favored the presence of such bacteria as Clostridium, while the bacteria in AFBR2 included Clostridium, Enterobacter, Klebsiella, Veillonellaceae, Chryseobacterium, Sporolactobacillus, and Burkholderiaceae. Copyright (C) 2012, Hydrogen Energy Publications, LLC. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Xylanase and beta-Xylosidase Production by Aspergillus ochraceus: New Perspectives for the Application of Wheat Straw Autohydrolysis Liquor

The xylanase biosynthesis is induced by its substrate-xylan. The high xylan content in some wastes such as wheat residues (wheat bran and wheat straw) makes them accessible and cheap sources of inducers to be mainly applied in great volumes of fermentation, such as those of industrial bioreactors. Thus, in this work, the main proposal was incorporated in the nutrient medium wheat straw particles decomposed to soluble compounds (liquor) through treatment of lignocellulosic materials in autohydrolysis process, as a strategy to increase and undervalue xylanase production by Aspergillus ochraceus. The wheat straw autohydrolysis liquor produced in several conditions was used as a sole carbon source or with wheat bran. The best conditions for xylanase and beta-xylosidase production were observed when A. ochraceus was cultivated with 1% wheat bran added of 10% wheat straw liquor (produced after 15 min of hydrothermal treatment) as carbon source. This substrate was more favorable when compared with xylan, wheat bran, and wheat straw autohydrolysis liquor used separately. The application of this substrate mixture in a stirred tank bioreactor indicated the possibility of scaling up the process to commercial production.

Microalgae production improvement for the ICCM´s Marine Fish Hatchery

Máster Oficial en Cultivos Marinos. VI Máster Internacional en Acuicultura. Trabajo presentado como requisito parcial para la obtención del Título de Máster Oficial en Cultivos Marinos, otorgado por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC), el Instituto Canario de Ciencias Marinas (ICCM), y el Centro Internacional de Altos Estudios Agronómicos Mediterráneos de Zaragoza (CIHEAM)

Processo biotecnologico a cellule immobilizzate per la produzione di acidi grassi volatili da acque di vegetazione

Le acque di vegetazione (AV) costituiscono un serio problema di carattere ambientale, sia a causa della loro elevata produzione sia per l’ elevato contenuto di COD che oscilla fra 50 e 150 g/l. Le AV sono considerate un refluo a tasso inquinante fra i più elevati nell’ambito dell’industria agroalimentare e la loro tossicità è determinata in massima parte dalla componente fenolica. Il presente lavoro si propone di studiare e ottimizzare un processo non solo di smaltimento di tale refluo ma anche di una sua valorizzazione, utlizzandolo come materia prima per la produzione di acidi grassi e quindi di PHA, polimeri biodegradabili utilizzabili in varie applicazioni. A tale scopo sono stati utilizzati due bioreattori anaerobici a biomassa adesa, di identica configurazione, con cui si sono condotti due esperimenti in continuo a diverse temperature e carichi organici al fine di studiare l’influenza di tali parametri sul processo. Il primo esperimento è stato condotto a 35°C e carico organico pari a 12,39 g/Ld, il secondo a 25°C e carico organico pari a 8,40 g/Ld. Si è scelto di allestire e mettere in opera un processo a cellule immobilizzate in quanto questa tecnologia si è rivelata vantaggiosa nel trattamento continuo di reflui ad alto contenuto di COD e carichi variabili. Inoltre si è scelto di lavorare in continuo poiché tale condizione, per debiti tempi di ritenzione idraulica, consente di minimizzare la metanogenesi, mediata da microrganismi con basse velocità specifiche di crescita. Per costituire il letto fisso dei due reattori si sono utilizzati due diversi tipi di supporto, in modo da poter studiare anche l’influenza di tale parametro, in particolare si è fatto uso di carbone attivo granulare (GAC) e filtri ceramici Vukopor S10 (VS). Confrontando i risultati si è visto che la massima quantità di VFA prodotta nell’ambito del presente studio si ha nel VS mantenuto a 25°C: in tale condizione si arriva infatti ad un valore di VFA prodotti pari a 524,668 mgCOD/L. Inoltre l’effluente in uscita risulta più concentrato in termini di VFA rispetto a quello in entrata: nell’alimentazione la percentuale di materiale organico presente sottoforma di acidi grassi volatili era del 54 % e tale percentuale, in uscita dai reattori, ha raggiunto il 59 %. Il VS25 rappresenta anche la condizione in cui il COD degradato si è trasformato in percentuale minore a metano (2,35 %) e questo a prova del fatto che l’acidogenesi ha prevalso sulla metanogenesi. Anche nella condizione più favorevole alla produzione di VFA però, si è riusciti ad ottenere una loro concentrazione in uscita (3,43 g/L) inferiore rispetto a quella di tentativo (8,5 g/L di VFA) per il processo di produzione di PHA, sviluppato da un gruppo di ricerca dell’università “La Sapienza” di Roma, relativa ad un medium sintetico. Si può constatare che la modesta produzione di VFA non è dovuta all’eccessiva degradazione del COD, essendo questa nel VS25 appena pari al 6,23%, ma piuttosto è dovuta a una scarsa concentrazione di VFA in uscita. Questo è di buon auspicio nell’ottica di ottimizzare il processo migliorandone le prestazioni, poiché è possibile aumentare tale concentrazione aumentando la conversione di COD in VFA che nel VS25 è pari a solo 5,87%. Per aumentare tale valore si può agire su vari parametri, quali la temperatura e il carico organico. Si è visto che il processo di acidogenesi è favorito, per il VS, per basse temperature e alti carichi organici. Per quanto riguarda il reattore impaccato con carbone attivo la produzione di VFA è molto ridotta per tutti i valori di temperatura e carichi organici utilizzati. Si può quindi pensare a un’applicazione diversa di tale tipo di reattore, ad esempio per la produzione di metano e quindi di energia.

Biometanazione della frazione organica di rifiuti solidi urbani da raccolta indifferenziata mediante codigestione con refluo zootecnico o addizione di solfuro di sodio

Il presente elaborato è stato finalizzato allo sviluppo di un processo di digestione anaerobica della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU oppure, in lingua inglese OFMSW, Organic Fraction of Municipal Solid Waste) provenienti da raccolta indifferenziata e conseguente produzione di biogas da impiegarsi per il recupero energetico. Questo lavoro rientra nell’ambito di un progetto, cofinanziato dalla Regione Emilia Romagna attraverso il Programma Regionale per la Ricerca Industriale, l’Innovazione e il Trasferimento Tecnologico (PRRIITT), sviluppato dal Dipartimento di Chimica Applicata e Scienza dei Materiali (DICASM) dell’Università di Bologna in collaborazione con la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Ferrara e con la società Recupera s.r.l. che applicherà il processo nell’impianto pilota realizzato presso il proprio sito di biostabilizzazione e compostaggio ad Ostellato (FE). L’obiettivo è stato la verifica della possibilità di impiegare la frazione organica dei rifiuti indifferenziati per la produzione di biogas, e in particolare di metano, attraverso un processo di digestione anaerobica previo trattamento chimico oppure in codigestione con altri substrati organici facilmente fermentabili. E’ stata inoltre studiata la possibilità di impiego di reattori con biomassa adesa per migliorare la produzione specifica di metano e diminuire la lag phase. Dalla sperimentazione si può concludere che è possibile giungere allo sviluppo di metano dalla purea codigerendola assieme a refluo zootecnico. Per ottenere però produzioni significative la quantità di solidi volatili apportati dal rifiuto non deve superare il 50% dei solidi volatili complessivi. Viceversa, l’addizione di solfuri alla sola purea si è dimostrata ininfluente nel tentativo di sottrarre gli agenti inibitori della metanogenesi. Inoltre, l’impiego di supporti di riempimento lavorando attraverso processi batch sequenziali permette di eliminare, nei cicli successivi al primo, la lag phase dei batteri metanogeni ed incrementare la produzione specifica di metano.