Recuperação enzimática na produção de etanol 2g: um estudo sobre capacidade de adsorção entre lignocresol e celulases. - Ferreira, Mariana Teresa Barduco [UNESP] (2019)
A busca por fontes de energias renováveis vêm ganhando cada vez mais importância, pois, com a eminente escassez dos combustíveis fósseis, que são as principais fontes energéticas utilizadas mundialmente e ao mesmo tempo com os problemas ambientais causados por esses combustíveis, o etanol de segunda geração (2G) surge como uma alternativa de energia renovável já que é obtido a partir de biomassa lignocelulósica. Entretanto, as tecnologias para a conversão desta biomassa em açúcares fermentáveis ainda possuem fatores limitantes. Um dos grandes problemas do processo de obtenção do etanol 2G está relacionado ao custo das enzimas celulolíticas. Sendo assim, desenvolver estratégias para a recuperação dessas enzimas é necessário para assegurar a viabilidade econômica do processo de conversão de biomassa. Diversas técnicas estão sendo estudadas e colocadas em prática para promover a recuperação, reciclagem e imobilização enzimática. Entretanto, nenhuma das metodologias utilizadas demonstram, de maneira geral, alta eficiência, custo baixo, rapidez e manutenção da atividade enzimática. A partir da lignina, subproduto da indústria de papel e celulose, pode-se sintetizar o lignocresol. Este, apresenta grandes expectativas de interação enzimática uma vez que apresenta características físico-químicas favoráveis à adsorção. Frente a isto, propusemos a produção deste composto para promover a interação com enzimas para promover recuperação enzimática. A síntese de lignocresol, oriundo da lignina Kraft de Pinus spp., foi feita pela adaptação à metodologia do sistema de separação de fases. Nesse processo, mais especificamente na primeira fase, a madeira é solvatada com o p-cresol (derivado do fenol) para evitar o ataque do ácido concentrado a lignina e assim ela não se dissolver. Desse modo, apenas os carboidratos são dissolvidos pelo ácido concentrado na segunda fase. Para obtenção do complexo, foram realizadas duas suspensões de lignocresol em tampão citrato de sódio (50 mM), ambas com concentração fixa 10 mg/mL. Ensaios de adsorção foram realizados entre o lignocresol e β-glicosidases (TpBgl1 e TpBgl3), e o coquetel enzimático Cellic Ctec 3 (Novozymes). Em relação a adsorção das β-glicosidases, os resultados encontrados demonstram grande adsorção (100-90%) do lignocresol para com TpBgl1 e TpBgl3, em concentrações inferiores à 0,25 e 0,40 mg/mL, respectivamente. Ensaios de adsorção utilizando somente a lignina apresentaram resultados muito inferiores aos de lignocresol, comparados também em concentrações inferiores como demonstradas anteriormente, sendo ausente adsorção de lignina à TpBgl1 e adsorção de lignina à TpBgl3 de 70-50%. Os ensaios de ELS, demonstraram que lignocresol e lignina apresentam potencial-zeta (mV) negativo entre a faixa de pH 4-7. Vale ressaltar que, entre o pH 5-7, o lignocresol apresenta valores maiores negativamente se comparado à lignina. A adsorção do lignocresol proveniente da lignina Kraft com o coquetel Cellic Ctec 3 foi eficiente, a celulase foi efetivamente imobilizada pelo lignocresol. O desempenho da hidrólise enzimática de celulases imobilizadas em lignocresol é de aproximadamente 33% em relação ao da celulase livre na conversão de açúcares. A celulase manteve uma atividade residual após a adsorção em lignocresol. A estabilidade do complexo celulase de lignocresol também foi testada e a atividade foi mantida a partir da formação do complexo. Portanto, todos estes resultados mostram boa adsorção do lignocresol às enzimas, demonstrando que o lignocresol pode ser utilizado como suporte para recuperação enzimática, sendo uma alternativa para redução dos custos na produção de etanol 2G.