dissertação de mestrado utilização de resíduos da produção de biodiesel como base de meio de ...

113 Pages·2011·2.08 MB·Portuguese

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL COMO BASE DE
MEIO DE CULTURA PARA LEVEDURAS DE INTERESSE COMERCIAL

Universidade Federal de Ouro Preto
Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas
Programa de Pós-Graduação Mestrado em Biotecnologia

Cristiana de Souza Bastos
Ouro Preto, Julho de 2011.
Universidade Federal de Ouro Preto
Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas
Programa de Pós-Graduação Mestrado em Biotecnologia

UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL COMO BASE DE
MEIO DE CULTURA PARA LEVEDURAS DE INTERESSE COMERCIAL

Cristiana de Souza Bastos
Orientador: Prof. Dr. Rogelio Lopes Brandão
Co-orientadora: Prof. Dra. Leoneide Érica Maduro Bouillet

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-

graduação em Biotecnologia do Núcleo de Pesquisas
em Ciê ncias Biológicas da Universidade Federal de
Ouro Preto, como exigência parcial à obtenção do

Título de Mestre em Biotecnologia, área de
concen tração Biotecnologia Aplicada à Processos e
ao Tratamento de Doenças.

Ouro Preto, Julho de 2011.

ii
B327u Bastos, Cristiana de Souza
Utilização de resíduos da produção de biodiesel como base de meio de

cultura para leveduras de interesse comercial [manuscrito] / Cristina de Souza

Bastos. - 2011.

xix, 92f.: il., color; graf.; tabs.

Orientador: Prof. Dr. Rogélio Lopes Brandão
Co-orientadora: Profª Drª Leoneide Érica Maduro Bouillet

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto.
Instituto de Ciências Exatas e Biológicas. Núcleo de Pesquisas em
Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia.
Área de concentração: Biotecnologia Aplicada a Processos e

ao Tratamento de Doenças.

1. Biodiesel - Teses. 2. Resíduos industriais - Reaproveitamento - Teses. 3.
Catalogação: [email protected]
Saccharomyces cerevisiae - Teses. 4. Biomassa - Teses. I. Universidade Federal

de Ouro Preto. II. Título.

CDU: 662.7:628.54

"Porque a cabeça da gente é uma só, e as coisas que há e que estão para haver são demais
de muitas, muito maiores diferentes, e a gente tem de necessitar de aumentar a cabeça, para
o total."
Guimarães Rosa – Grande Sertão: Veredas

iii
Dedicatória

Aos meus pais, Álvaro e Neuza por fazerem de mim quem sou.
E a minha irmã Flaviana pela constante confiança, incentivo e apoio.
Eu não sei quem sou sem vocês.
Com todo o meu amor e gratidão.

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Agradecimentos

Agradeço a todos aqueles que contribuíram direta ou indiretamente para a
conclusão deste trabalho.
À Universidade Federal de Ouro Preto e ao NUPEB pelo ensino de qualidade e
possibilidade de pós graduar-me, e à FAPEMIG pelo incentivo à capacitação e ao
desenvolvimento da ciência através de apoio financeiro.
Ao Prof. Dr. Rogelio Lopes Brandão pela confiança em mim depositada e
oportunidade que me foram concedidas. Muito obrigada.
À Prof. Dra. Leoneide Érica Maduro Bouillet pela co-orientação científica e
pessoal, e amizade que levarei para sempre. Sou muito grata.
Ao Prof. Dr. Ieso de Miranda Castro pela disponibilidade em ajudar-nos e
preocupação em manter condições de trabalho no LBCM.
À professora Dr. Riva de Paula Oliveira pelo exemplo de profissionalismo,
competência e simplicidade.
Aos demais laboratórios e professores da UFOP que contribuíram para a realização
deste trabalho, em especial ao Prof. Dr. Robson J. de Cássia Franco Afonso, Prof. Dr.
Maurício Xavier Coutrim e Prof. Dr. Sérgio Francisco de Aquino pela ajuda nas análises
químicas. Ao Prof. Dr. Diego Luiz Nunes pelas elucidações a respeito de Biodiesel.
Ao aluno de iniciação científica Max Ihara que me acompanhou por quase todo o
processo de elaboração dessa dissertação, e sem o qual não existiria grande parte dos dados
aqui apresentados.
Aos colegas do LBCM, ainda presentes ou àqueles que não mais trabalham no
nosso laboratório. Obrigada Bruna, Eduardo, Renata, Érica Milena, Soraya, Gabriela,
Priscila, Fernando, Karoline, Aninha, Débora, Laura, Gutto, Florencia, Thaís, Proust,
Filippe, Thiago, Magalhães e Edilene, pelo excelente convívio e apoio.
À Zezé, que nos ensina a dar os primeiros passos no laboratório, está sempre
disposta a nos ajudar com nossos problemas e em tudo que precisamos. Muito obrigada.
Ao Sr. Braz pela cooperação para o funcionamento do laboratório.
Aos amigos do mestrado pela parceria, e especialmente à Baju pela amizade.
À Carrol pela amizade, apoio e solicitude em qualquer momento.
v
Agradecimentos
À Franciny pela experiência e conhecimentos compartilhados, David pelo olhar
abrangente sobre todos os aspectos, Valquíria sempre disposta a estender uma mão amiga,
PEP pelos conselhos inovadores, e à Bruna pela ponderação. Vocês estão entre os maiores
amigos que fiz, são especiais para mim e os levarei sempre comigo.
Novamente a Bruna, obrigada pelo apoio, companhia e crescimento que
compartilhamos ao longo desses anos. Você é um exemplo de força pra mim.
Ao Rafael pela companhia nos momentos fáceis e difíceis, e pelo carinho e
preocupação.
Agradeço à Tia Ana e Tia Áurea por ajudarem-me a chegar onde estou. E obrigada
a toda minha família pelo suporte desde pequena.
Por fim, agradeço aos que estão acima de mim, que sempre guiaram-me, e
continuarão o fazendo.

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Resumo

Em uma economia movida pelo transporte, a dinâmica dos combustíveis líquidos
faz parte de sua engenharia. A mudança do consumo de energia baseado em combustíveis
fósseis para os de fontes renováveis é um desafio e uma necessidade de ordem econômica
e ambiental. Uma vez que o petróleo é a principal fonte fóssil utilizada e possui reservas de
fácil acesso limitadas, o consumo destas irá eventualmente exaurir sua oferta. Uma
alternativa que tem mostrado-se promissora nos últimos anos é o uso dos Biocombustíveis.
Dentre estes, o maior destaque é dado ao Bioetanol e Biodiesel. A partir do processo
produtivo de Biodiesel industrialmente utilizado são obtidos ésteres monoalquílicos de
ácidos graxos (Biodiesel) e co-produtos dos quais o mais importante é o glicerol. Muitos
microrganismos são capazes de utilizar o glicerol como única fonte de carbono, e um
exemplo são as leveduras. O objetivo deste projeto foi desenvolver um processo,
industrialmente vantajoso, para utilizar um co-produto de baixo custo da produção de
Biodiesel como base para meio de cultura para diferentes leveduras. Utilizou-se três
linhagens de interesse comercial, Saccharomyces cerevisiae LBCM 653C (produtora de
cachaça) e do fermento de panificação FLEISHMANN, e S. boulardii, e uma linhagem
laboratorial, S. cerevisiae BY4741. Cresceu-se essas linhagens em diluições de resíduo
glicérico bruto de Biodiesel fornecido pelo CETEC (Centro Tecnológico de Minas
Gerais/Belo Horizonte-MG) e pela BIOMINAS (Biominas Indústria e Comércio de
Biodiesel LTDA/Itaúna-MG). As diluições foram acrescidas de diferentes fontes
nitrogenadas (YP – Extrato de levedura e Peptona, Sulfato de Amônio e Uréia) e
analisadas quanto ao crescimento celular. As preparações nas quais obteve-se crescimento
celular similar àquele obtido em meio laboratorial YPGlicerol foi com o acréscimo de YP
como fonte nitrogenada, e o crescimento celular em resíduo diluído com ou sem a adição
Sulfato de Amônio e Uréia não foi apreciável quando comparado àquele obtido com YP.
Análise dos dados mostrou que o crescimento celular em cada preparação de resíduo de
Biodiesel diluído depende da linhagem utilizada. Sugere-se que a manutenção do pH em
valores mais baixos estimule o crescimento celular em resíduo de Biodiesel diluído. Além
disso, a estocagem parece promover modificações no resíduo que inibem o crescimento
celular da linhagem S. boulardii sob as condições ensaiadas. Devido ao fato de que as
leveduras estudadas foram capazes de crescer em diluições de resíduo de Biodiesel, a
utilização deste em processo biotecnológico com leveduras é viável.
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Abstract

In an economy driven by transport, the dynamics of liquid fuels is part of its
engineering. The change of energy consumption based on fossil fuels to renewable sources
is a challenge and an economic and environmental necessity. Since oil is the main fossil
source used and its easy access reserves are limited its use will eventually exhaust your
supply. An alternative that has shown some promise in recent years is the use of biofuels.
Among these, the greatest emphasis is given to the Bioethanol and Biodiesel. From the
Biodiesel industrial production process used are obtained fatty acid alkyl esters (Biodiesel)
and by-products of which the most important is glycerol. Many microorganisms are able to
use glycerol as sole carbon source, and an example are the yeasts. This project aimed to
develop a process, industrially advantageous, to use the low cost by-product of Biodiesel
production as basis for a culture medium for different yeasts. Were used three commercial
interest strains, Saccharomyces cerevisiae LBCM 653C (cachaça producer) and the baker’s
yeast Fleishmann, and Saccharomyces boulardii, and a laboratory strain, Saccharomyces
cerevisiae BY4741. These strains were grown in dilutions of crude glyceric Biodiesel
wastes provided by CETEC (Centro Tecnológico de Minas Gerais / Belo Horizonte-MG)
and by BIOMINAS (Biominas Indústria e Comércio de Biodiesel LTDA/Itaúna-MG). The
dilutions were added of different nitrogen sources (YP – Yeast Extract and Peptone,
Ammonium Sulfate and Urea) and analyzed for their cell growth. The preparations in
which was obtained similar growth to that in YPGlycerol had the addition of YP as
nitrogen source, and the growth in diluted residue with or without addition of Urea and
Ammonium Sulfate was not appreciable when compared to that obtained with YP. The
data analysis show that cell growth depends on the strain used. It is suggested that
maintaining the pH at lower values encourage cell growth in Biodiesel residue diluted. In
addition, the storage appears to promote changes in the residue that inhibit the growth of S.
boulardii under the conditions tested. Once the yeasts studied were able to grow in
dilutions of Biodiesel wastes, the use of this residue in biotechnological process is feasible.

viii