Desenvolvimento de estratégia de produção de óleo microbiano a partir de resíduos industriais e aplicação na síntese de biodiesel

Abstract

O biodiesel é um biocombustível composto de alquil ésteres de ácidos graxos, produzido através de uma reação de transesterificação de óleos renováveis. No Brasil, a matéria-prima mais empregada é o óleo de soja, o que implica no desvio de terras aráveis do setor de alimentos, além de estar sujeito a condições climáticas. Fontes alternativas ao óleo vegetal vem sendo propostas, e uma delas é o óleo microbiano. Leveduras oleaginosas são capazes de acumular óleo acima de 20% do volume celular, e a levedura Yarrowia lipolytica QU31, empregada neste estudo, atinge teores próximos de 60%. As vantagens do emprego de leveduras oleaginosas concernem principalmente à facilidade no cultivo, que pode ser escalonado a grandes volumes com facilidade, não utiliza áreas agrícolas e não está sujeita a fatores climáticos, além de leveduras serem capazes de metabolizar facilmente diversos resíduos agroindustriais. Neste trabalho, foi avaliada a eficiência do cultivo da levedura Y. lipolytica QU31, isolada de queijo artesanal, em um meio composto da combinação entre glicerina residual de síntese química de biodiesel e resíduo de cervejaria, também chamado de lama. O meio foi padronizado em escala de bancada, sendo encontrada a melhor composição de 7% de glicerina e 2% de lama. Foi realizada a produção de biomassa de levedura oleaginosa em biorreator de 5 L, que em seguida foi empregada na síntese de biodiesel por metanólise direta e transesterificação, sendo comparados três métodos de síntese: catálise básica com e sem agitação e catálise ácida com agitação. A síntese de biodiesel microbiano foi eficiente, e em seguida sua composição foi analisada por cromatografia gasosa. A análise do perfil do óleo e da composição do biodiesel indicou que as características do óleo de levedura estão de acordo com os limites das normas brasileira e europeia de qualidade, podendo ser empregado como matéria-prima para a síntese de biodiesel. Este trabalho contribuiu para a valorização de resíduos industriais na produção de uma matéria-prima renovável para a síntese de um biocombustível.

Biodiesel is a biofuel composed by fatty acid alkyl esters, and it is produced through transesterification of renewable oils. The most used feedstock in Brazil is soybean oil, that leads to arable lands deviation from the food sector and is also vulnerable to climate changes. Alternative feedstocks have been proposed, and microbial oil is one of them. Oleaginous yeasts are capable of accumulate up to 20% of its cellular volume in lipids, and the yeast Yarrowia lipolytica QU31, employed to this purpose, reaches yields about 60%. The main advantages of oleaginous yeasts concerns about its easily scalable to industrial volumes, it doesn’t need arable lands and isn’t affected by climate changes, besides being capable to readily metabolize diverse agroindustrial wastes. In this work, the cultivation efficiency of Y. lipolytica QU31 (originated from artisanal cheese) on crude glycerol from a biodiesel’s plant and slurry from a local brewery was evaluated. The culture medium was standardized at flasks scale, and the best combination was achieved at 7% glycerol and 2% slurry. The oleaginous yeast was cultivated in a 5 L bioreactor and then the biomass was used to biodiesel production through direct methanolysis and transesterification, with testing three methods: alkaline catalysis with or without stirring and acid catalysis. The microbial biodiesel production was efficient, and then it was analyzed by gas chromatography. The lipid profile and biodiesel composition are according to Brazilian and European quality standards, and it can be used as biodiesel feedstock. This work contributed to industrial wastes valorization towards its biotransformation to a renewable biodiesel feedstock.