Desenvolvimento de processos contínuos para a síntese do oleato de 2-etil-hexila catalisada por lipase imobilizada em copolímero magnetizado: emprego de reatores de leito fixo, fluidizado e fluidizado estabilizado magneticamente

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Silva, Mateus Vinicius Casagrande da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Biorreator de leito fluidizado estabilizado magneticamente; Continuous process; Emollient ester; Éster emoliente; Immobilized lipase; Lipase imobilizada; Magnetically stabilized fluidized bed bioreactor; Magnetized support; Processo contínuo; Suporte magnetizado
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97139/tde-11122024-173408/

O objetivo do presente trabalho foi desenvolver processos contínuos para a síntese do oleato de 2-etil-hexila catalisada por lipase imobilizada em copolímero magnetizado empregando diferentes configurações de biorreatores, como reatores de leito fixo, fluidizado e fluidizado estabilizado magneticamente. O suporte utilizado para a imobilização da lipase de Candida antarctica (CALB) via adsorção física foi o poli(estireno-co-divinilbenzeno) magnetizado com Fe2O3 (STY-DVB-M). O biocatalisador apresentou atividade hidrolítica de 522,97 U g-1 (butirato de metila) e atividade sintética de 179,64 U g-1 (oleato de etila). Inicialmente, as reações de esterificação empregando ácido oleico e 2-etil-hexanol foram conduzidas em biorreator de leito fixo operado continuamente, sendo avaliada a influência do tempo espacial (3, 6 e 12 horas) e da razão molar (1:4 a 4:1 ácido:álcool) no rendimento de esterificação (%), na concentração (g L-1) e produtividade em éster (mmol g-1 h-1). Os maiores rendimentos (80- 85 %) foram obtidos quando se empregou excesso de reagente no meio reacional, tanto do álcool como do ácido. Entretanto, as maiores concentrações em éster (450-500 g L-1) foram obtidas nos maiores tempos espaciais e em razões molares mais próximas de 1:1. As produtividades mais elevadas (50-57 mmol g-1 h-1) foram obtidas nos menores tempos espaciais e também nas razões molares mais próximas de 1:1. Assim, a condição experimental empregando-se razão molar 1:1 e tempo espacial de 12 h, foi selecionada como a mais adequada para a síntese do oleato de 2-etil-hexila nesta configuração. A síntese conduzida em biorreator de leito fluidizado foi realizada na razão molar de 1:1, sendo variado o tempo espacial (6, 12 e 18 h) e a porosidade do leito (0,866, 0,892 e 0,916). A condição experimental selecionada como a mais adequada para a síntese do éster emoliente nesta configuração foi a que empregou 12 h de tempo espacial e 0,892 de porosidade do leito, visto que apresentou elevada produtividade (0,73 mmol g-1 h-1) e rendimento de esterificação satisfatório (48,24%). Posteriormente, foi desenvolvido o biorreator de leito fluidizado estabilizado magneticamente utilizando a condição mais adequada do biorreator de leito fluidizado, sendo variada a intensidade do campo magnético em 5, 10 e 15 mT. Neste sistema experimental obteve-se um tempo de meia-vida do biocatalisador de 2148 h e produtividade de 0,850 mmol g-1 h-1 com aplicação do campo de 15 mT. Os resultados deste trabalho demonstram que a lipase CALB imobilizada em STY-DVB-M foi bastante eficaz na síntese do éster emoliente oleato de 2-etil-hexila nas diferentes configurações de biorreatores avaliados. A utilização do biorreator de leito fluidizado estabilizado magneticamente mostrou-se uma tecnologia bastante interessante para esta aplicação, pois apresentou maior produtividade em éster e estabilidade operacional, em relação aos outros sistemas experimentais testados, demonstrando possíveis vantagens econômicas no desenvolvimento do bioprocesso.