Produção biotecnológica de 2,3-butanodiol a partir de hidrolisados de casca de soja

Abstract

A utilização de resíduos em processos biotecnológicos vem sendo muito estudada, frente a preocupação global quanto à sustentabilidade de processos, busca por inovação e reutilização de recursos energéticos. A biomassa lignocelulósica é um resíduo de grande abundância, que pode ser utilizado como substrato de baixo custo para produção de diversos compostos químicos, entre eles o 2,3-butanodiol (2,3-BD). O 2,3-BD é um composto de alto interesse comercial, uma vez que pode ser utilizado em diversos ramos da indústria química, tanto diretamente em processos químicos, quanto como intermediário químico para obtenção de outros compostos de interesse. Dessa forma, é de grande interesse a produção desse composto via processos de bioconversão, utilizando fontes de carbono alternativas. Neste trabalho, foi avaliada a capacidade de produção de 2,3-BD a partir da fermentação de hidrolisado resultante do tratamento ácido e enzimático da casca de soja por duas enterobactérias isoladas de um consórcio ambiental, Klebsiella pneumoniae BLh-1 e Pantoea aglommerans BL1. Os experimentos foram realizados em agitador orbital, onde foi avaliada a capacidade de produção de 2,3-BD em duas diferentes temperaturas de fermentação, 30 ºC e 37 ºC, na condição de microaerofilia com os frascos vedados com bucha de algodão permeável ao oxigênio. Na fermentação do hidrolisado ácido, a maior produção de 2,3-BD (21,9 g.L-1) foi obtida por K. pneumoniae na temperatura de 30ºC, com rendimento (YPS) de 0,40 g.g-1 e produtividade (QP) de 0,30 g.(L.h)-1. Porém, não houve diferença estatística (p<0,05) do cultivo a 37 ºC desses mesmos parâmetros com o cultivo realizado pela P. aglommerans. Já na fermentação do hidrolisado enzimático, parâmetros cinéticos semelhantes foram obtidos por ambas as bactérias quando cultivadas na mesma temperatura. A fermentação a 30 ºC resultou em YPS de 0,5 g.g-1 e QP de 0,28 g.(L.h)-1 para K.pneumoniae e YPS de 0,51 g.g-1 e QP de 0,28 g.(L.h)-1 para P. aglommerans. Porém houve diferença estatística (p<0,05) a 37 ºC, ocorrendo uma redução de rendimento e de produtividade, com YPS de 0,41 g.g-1 e QP de 0,14 g.(L.h)-1 para K. pneumoniae, e YPS 0,33 g.g-1 e QP de 0,09 g.(L.h)-1 para P. aglommerans. Esses resultados apontam uma resposta muito promissora quanto aos microrganismos utilizados e à utilização de hidrolisados de casca de soja como substrato para a fermentação. Além disso, a capacidade dessas enterobactérias de fermentarem as pentoses presentes nos hidrolisados é um resultado muito satisfatório, uma vez que esses açúcares estão presentes em grande abundância nas biomassas lignocelulósicas.