Produção e caracterização da surfactina de Bacillus velezensis H2O-1 e suas diferentes aplicações na indústria do petróleo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Guimarães, Carolina Reis
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil
Instituto de Química
Programa de Pós-Graduação em Bioquímica
UFRJ
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://hdl.handle.net/11422/26913
Resumo: Biosurfactants are molecules with surfactant properties produced by microorganisms, which can be used in several industrial fields, such as in the petroleum industry, where they can be used to aid the oil extraction and to control biocorrosion. One of the most studied and efficient biosurfactants is surfactin, a lipopeptide produced by several species of Bacillus. Unlike chemical surfactants, which are usually produced from petroleum hydrocarbons, toxic and difficult to degrade in the environment, biosurfactants are biodegradable and often more effective than surfactants. The objective of this study was to produce and to characterize the surfactin produced by B. velezensis H2O-1, as well as to evaluate the potential of this molecule for use in the Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR) and in the control of biocorrosion. B. velezensis H2O-1 produces five surfactin homologs that differ in the length of the fatty acid chain. These homologs were stable to variations in temperature, pH and ionic strength, having high emulsification and dispersion power of different types (APIs) of petroleum. For use in MEOR, the surfactin inverted 100% of the wettability of calcite impregnated with petroleum. In addition, the crude extract containing the surfactant maintained its excellent interfacial properties when subjected to the extreme conditions of pressure, temperature and salinity found in the post-salt (70 °C, 70 g/L and 27.58 MPa) and pre-salt layers (100 °C, 150 g/L and 48.2 MPa). In order to verify the efficacy of the biosurfactant in the control of biocorrosion, it was observed inhibition of the biofilm formation on the conditioned surfaces (carbon steel coupons) in reactors with presence of microorganisms present in the water of production. Surface conditioning with surfactin change the cupons hydrophobicity, leaving them less hydrophobic. Moreover, this treatment reduced the biofilm formation and, consequently, reduced biocorrosion. In addition, this surfactant presented low toxicity against Artemia salina, being considered safe for environmental application. These results indicate an excellent application potential of these surfactins for use in MEOR and in the control of biocorrosion in metallic surfaces.
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The objective of this study was to produce and to characterize the surfactin produced by B. velezensis H2O-1, as well as to evaluate the potential of this molecule for use in the Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR) and in the control of biocorrosion. B. velezensis H2O-1 produces five surfactin homologs that differ in the length of the fatty acid chain. These homologs were stable to variations in temperature, pH and ionic strength, having high emulsification and dispersion power of different types (APIs) of petroleum. For use in MEOR, the surfactin inverted 100% of the wettability of calcite impregnated with petroleum. In addition, the crude extract containing the surfactant maintained its excellent interfacial properties when subjected to the extreme conditions of pressure, temperature and salinity found in the post-salt (70 °C, 70 g/L and 27.58 MPa) and pre-salt layers (100 °C, 150 g/L and 48.2 MPa). In order to verify the efficacy of the biosurfactant in the control of biocorrosion, it was observed inhibition of the biofilm formation on the conditioned surfaces (carbon steel coupons) in reactors with presence of microorganisms present in the water of production. Surface conditioning with surfactin change the cupons hydrophobicity, leaving them less hydrophobic. Moreover, this treatment reduced the biofilm formation and, consequently, reduced biocorrosion. In addition, this surfactant presented low toxicity against Artemia salina, being considered safe for environmental application. These results indicate an excellent application potential of these surfactins for use in MEOR and in the control of biocorrosion in metallic surfaces.Biossurfactantes são moléculas com propriedades tensoativas produzidas por micro-organismos, que podem ser utilizados em diversos setores industriais como, por exemplo, na indústria do petróleo, onde podem ser empregados para auxiliar a extração do óleo e no controle da biocorrosão. Um dos biossurfactantes mais estudados e eficientes é a surfactina, um lipopeptídeo produzido por diversas espécies de Bacillus. Ao contrário dos surfactantes químicos, que são normalmente produzidos a partir de hidrocarbonetos do petróleo, tóxicos e de difícil degradação no ambiente, os biossurfactantes são biodegradáveis e, muitas vezes, mais efetivos que os surfactantes. O objetivo deste estudo foi produzir e caracterizar a surfactina produzida por B. velezensis H2O-1 e avaliar o potencial desta molécula para a utilização na recuperação melhorada do petróleo utilizando micro-organismos (MEOR) e no controle de biocorrosão. Foi observado que B. velezensis H2O-1 produz cinco homólogos de surfactina que diferem no comprimento da cadeia de ácido graxo, sendo estes estáveis a variações de temperatura, pH e força iônica, possuindo alto poder de emulsificação e dispersão de diversos tipos (APIs) de petróleos. Para uso em MEOR, foi observado que a surfactina inverteu 100% da molhabilidade da calcita impregnada com petróleo. Além disso, foi observado que o extrato bruto contendo o tensoativo manteve suas propriedades interfaciais quando submetidas às condições extremas de pressão, temperatura e salinidade encontradas das camadas pós-sal (70 °C, 70 g/L e 27,58 Mpa) e pré-sal (100 °C, 150 g/L e 48,2 MPa). Visando verificar a eficácia do biossurfactante no controle da biocorrosão, foi observada inibição da formação de biofilme sobre as superfícies condicionadas (cupons de aço carbono) em reatores com presença de micro-organismos presentes na água de produção. O condicionamento da superfície com a surfactina alterou sua hidrofobicidade, deixando-o menos hidrofóbico, reduziu a formação de biofilme e, consequentemente, reduziu a biocorrosão. Além disso, o tensoativo estudado apresentou baixa toxicidade contra Artemia salina, sendo considerada segura para aplicação ambiental. Estes resultados indicam um excelente potencial de aplicação desta surfactina para utilização em MEOR e para controle da biocorrosão em superfícies metálicas.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto de QuímicaPrograma de Pós-Graduação em BioquímicaUFRJFreire, Denise Maria Guimarãeshttp://lattes.cnpq.br/5284295521212505http://lattes.cnpq.br/6402324476825995Castilho, Livia Vieira Araujo dehttp://lattes.cnpq.br/0443961178709397Santos, André Luis Souza doshttp://lattes.cnpq.br/1705068704334079Ferraz, Helen Conceiçãohttp://lattes.cnpq.br/1820877582714129Jurelevicius, Diogo de Azevedohttp://lattes.cnpq.br/1236306432063973Gutarra, Melissa Limoeiro Estradahttp://lattes.cnpq.br/2925411598516202Guimarães, Carolina Reis2025-08-28T17:46:58Z2025-08-30T03:00:11Z2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisGUIMARÃES, Carolina Reis. 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