Processo de digestão anaeróbia em dois estágios a partir de glicerol residual e caracterização metagenômica das comunidades microbianas

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Lora, Luana Bertin
• Orientador(a): Paesi, Suelen Osmarina
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por; eng
• Palavras-chave em Português: Digestão anaeróbia; Biotecnologia; Hidrogênio; Metano
• Palavras-chave em Inglês: Anaerobic digestion; Biotechnology; Hydrogen; Methane
• Link de acesso: https://repositorio.ucs.br/11338/15322

O biodiesel, produzido a partir de grãos, é uma das escolhas para reduzir o uso de combustíveis fósseis. O processo gera o glicerol residual, que contém impurezas que dificultam seu reaproveitamento, exigindo uma solução para a sustentabilidade do processo. A digestão anaeróbia (DA) surge como alternativa para converter esse resíduo em biogás. Embora tradicionalmente realizada em estágio único, a DA em dois estágios aprimora a degradação e a recuperação energética, ao separar a fase fermentativa - responsável pela produção de H2 e ácidos graxos voláteis (AGV) - da fase metanogênica, na qual esses compostos são convertidos a CH4 com papel central dos microrganismos. Assim, o objetivo foi investigar a composição e o desempenho da comunidade microbiana envolvida na digestão anaeróbia em dois estágios do glicerol residual com foco na geração de H2 e CH4. Na etapa fermentativa, foram utilizadas culturas isoladas de Bacillus amyloliquefaciens (BA), Clostridium bifermentans (CB) e a co-cultura formada por ambas, testadas nas densidades óticas DO (0,3 e 0,6). Em frascos de 600 mL contendo 3% de glicerol residual, avaliando a produção de H2, o consumo de substrato, AGV e álcoois). Na etapa metanogênica, o caldo fermentativo foi utilizado como substrato em testes de Potencial Bioquímico de Metano (BMP) conduzidos em reatores de 200 mL, empregando as razões inóculo/substrato (RIS), 2:1, 3:1 e 4:1, a 37°C. As análises metagenômicas foram realizadas ao final da etapa metanogênica, por meio da plataforma Oxford Nanopore Promethion, direcionadas ao gene rRNA 16S para bactérias e à região V3V5 do gene para arqueias. BA isolado apresentou o maior rendimento de H2 (0,34 mmol H2/mol glicerol). A digestão anaeróbia em dois estágios aumentou, em média, dez vezes a produção de CH4, ao utilizar a maior RIS (2:1) em relação ao processo em estágio único. O caldo fermentativo de CB na razão 3:1 apresentou a maior produção cumulativa de metano, 1280 mL. As maiores RIS de caldo foram mais efetivas na produção de metano. Os AGVs produzidos pelo estágio I foram consumidos por BA (87%) e BC6 (93%) no estágio metanogênico. No caldo de BC3, houve consumo apenas de ácido acético, enquanto, no caldo de CB o ácido acético e propiônico foram produzidos. A digestão anaeróbia em dois estágios promoveu mudanças na comunidade microbiana metanogênica, associadas positivamente ao desempenho do processo. A arqueia acetoclástica Methanotrix teve maior predominância no processo em dois estágios bem como maior abundância de genes relacionados à via acetoclástica. Conclui-se que a digestão anaeróbia em dois estágios é uma estratégia eficiente para o aproveitamento do glicerol residual, pois aumentou significativamente a produção de CH4 e favoreceu a conversão dos AGVs, configurando-se como uma alternativa para o manejo desse resíduo e a produção de energia renovável. [resumo fornecido pelo autor]