Bioprocesso a partir de culturas isoladas e mistas com as leveduras Kluyveromyces marxianus e Spathaspora passalidarum para produção de etanol

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Peña, Laura Teresa Benitez
• Orientador(a): Ayub, Marco Antônio Záchia
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Bioetanol; Fermentação; Sacarificação; Leveduras
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/297794

Na produção de bioetanol de segunda geração a consolidação dos processos de sacarificação e fermentação no mesmo biorreator, assim como o uso de microrganismos capazes de converter o total dos açúcares hexoses e pentoses em etanol, são considerados pontos chave na otimização dos processos com biomassa lignocelulósica e seus rendimentos fermentativos. Com o objetivo de desenvolver um bioprocesso consolidado co-fermentativo de glucose e xilose para produção de etanol, neste trabalho foi proposto o desenvolvimento de culturas mistas, inicialmente com a bactéria celulolítica Acetivibrio thermocellus, e numa segunda etapa com as leveduras Kluyveromyces marxianus e Spathaspora passalidarum fermentadoras de glucose e xilose em etanol. Na etapa inicial de estudo, em culturas individuais de A. thermocellus foi identificada uma alta complexidade nos meios de cultura que podem desafiar uma futura implementação do processo no nível industrial, por tanto a bactéria não foi considerada para o desenvolvimento de culturas mistas. No entanto na etapa de estudo com leveduras co-fermentadoras, onde diversas linhagens de K. marxianus e S. passalidarum foram testadas sob temperaturas de 25°C, 30°C e 38 °C de incubação, encontrou-se que uma maior temperatura pode estimular a rota oxidoredutiva da xilose. Foi registrado que em culturas sob 38 °C com S. passalidarum CBS 10155 o consumo de glucose e xilose foi de 1,3 g(L.h-1) e 0,98 g(L.h-1) respectivamente, apresentando um maior rendimento na produção de etanol, de 0,58 g(L.h-1) em contraste com os 0,48 g(L.h-1) produzidos sob 30 °C de incubação. Para a levedura K. marxianus CBS 6556 também foi registrado um aumento na velocidade de consumo dos açúcares sob 38 °C, porém com maior rendimento na liberação de xilitol de 0,41 g(L.h-1) do que na produção de etanol 0,30 g(L.h-1). Por tanto, uma terceira etapa de estudo foi desenvolvida avaliando culturas mistas de K. marxianus e S. passalidarum. Considerando a presença dos dois açúcares como recursos limitantes e as capacidades metabólicas das duas espécies, foi avaliada a competição por recursos entre K. marxianus CBS 6556 - S. passalidarum CBS 10155 e K. marxianus CCT 6498 - S. passalidarum CBS 10155 empregando o modelo matemático de Lotka-Volterra. No uso do modelo matemático, testes de laboratório validaram seu uso para prever tanto o comportamento dos microrganismos como sua produção de etanol num sistema de cultura mista.