Produção de P(3HB) por Priestia megaterium a partir de resíduos industriais

Abstract

O poli(3-hidroxibutirato) é um biopolímero biodegradável com amplo potencial de aplicações. É sintetizado por microrganismos que utilizam diversas fontes de carbono e possui propriedades muito semelhantes ao polipropileno, um polímero petroquímico, com a vantagem de causar menos impactos ambientais. Entretanto, possui uma grande desvantagem por apresentar alto custo de produção, causado principalmente pela fonte de carbono utilizada para sintetização e pela necessidade de recuperação do interior da célula. Nesse sentido, foram avaliados diferentes resíduos industriais para produção do P(3HB) com o objetivo de minimizar o custo de produção desse polímero. O microrganismo utilizado foi a Priestia megaterium e foram realizados cultivos em batelada em estufa incubadora rotatória (30 °C, 180 rpm e de 20 h, 24 h, 28 h e 48 h), utilizando meio mineral contendo sacarose, permeado de leite com enzima lactase e sem enzima lactase, resíduo da indústria de chocolate Florybal e efluente da indústria Florestal como substratos. Foram quantificados, além do percentual de produção do P(3HB), valores de biomassa, de açúcares remanescente no meio após os cultivos e de pH. Os resultados indicaram que os cultivos realizados com meio mineral e efluente da indústria Florestal produziram as maiores quantidades de P(3HB), o percentual máximo de P(3HB) em cada resíduo foi de 42 % em 28 h no cultivo de meio mineral, 47 % em 20 h no cultivo do efluente proveniente da indústria Florestal, 19 % em 20 h para o permeado com enzima e 5 % nos cultivos com extrato da indústria de chocolates Florybal. Na produção com resíduos da indústria de chocolates Florybal e com permeado de leite foi verificado também um baixo consumo de açúcares durante o cultivo e pequena produção de biomassa indicando necessidade de suplementação do meio, em compensação, o efluente Florestal apresentou uma produção de P(3HB) ainda maior que as amostras obtidas com meio mineral contendo sacarose como fonte de carbono, mesmo contendo inicialmente quantidade menor de açúcares. Foi observado que todos os resíduos cultivados com P. megaterium produziram o polímero P(3HB), indicando forte potencial de utilização como substrato para a produção e redução de custos inerentes ao processo produtivo, sendo importante avaliação das melhores condições de cultivo e verificação da necessidade de suplementação no meio com micronutrientes.

Poly(3-hydroxybutyrate) is a biodegradable biopolymer with wide application potential. It is synthesized by microorganisms that use various carbon sources and has properties very similar to polypropylene, a petrochemical polymer, with the advantage of causing less environmental impacts. However, it has a great disadvantage for presenting high production cost, mainly caused by the carbon source used for synthesis and the need for recovery of the cell interior. In this sense, different industrial residues for the production of P(3HB) were evaluated in order to minimize the cost of production of this polymer. The microorganism used was Priestia megaterium and batch cultures were performed in a rotary incubator oven (30 °C, 180 rpm and 20 h, 24 h, 28 h and 48 h), using mineral medium containing sucrose, permeated milk with lactase enzyme and without lactase enzyme, Florybal chocolate industry residue and forest industry effluent as substrates. In addition to the percentage of P(3HB) production, values of biomass, remaining sugars in the medium after cultivation and pH were quantified. The results indicated that the crops carried out with mineral medium and effluent of the Florestal industry produced the highest amounts of P (3HB), the maximum percentage of P (3HB) in each residue was 42 % in 28 h in the cultivation of mineral medium, 47 % in 20 h in the cultivation of the effluent from the Florestal industry, 19 % in 20 h for the permeated with enzyme and 5 % in the cultivation with extract from the Florybal chocolate industry. In the production with residues of the Florybal chocolate industry and with milk permeate was also found a low consumption of sugars during cultivation and small production of biomass indicating the need for supplementation of the medium, in compensation, the Florestal effluent presented a production of P (3HB) even higher than the samples obtained with mineral medium containing sucrose as carbon source, even initially containing less amount of sugars. It was observed that all residues grown with P. Megaterium produced the polymer P (3HB), indicating strong potential of use as substrate for production and reduction of costs inherent to the production process, evaluation of the best cultivation conditions and verification of the need for supplementation in the medium with micronutrients.