Produção biotecnológica de 2,3-butanodiol no contexto de biorrefinaria

Abstract

Os sistemas de biorrefinarias que integram processos de conversão de biomassa para a produção de combustíveis, energia e produtos químicos a partir de recursos renováveis estão cada vez mais ganhando espaço no desenvolvimento industrial, devido a crescente busca por inovação e sustentabilidade de processos, visto à menor disponibilidade de combustíveis fósseis. As biomassas lignocelulósicas são resíduos com vasta abundância e baixo custo no mercado, o que as torna atrativas fontes de carbono para as indústrias de produtos químicos e energéticos. O 2,3-butanodiol (2,3-BD) é considerado um produto químico e um combustível promissor com extensas aplicações na indústria. Além disso, pode ser produzido a partir da conversão biotecnológica com fontes de carbono alternativas. Dessa maneira, no presente trabalho, foi feita uma pesquisa sistemática da literatura, nas bases de dados Science Direct e Google acadêmico, incluindo artigos, teses e trabalhos acadêmicos entre os anos de 2004 até 2020, a fim de revisar o desenvolvimento geral de processos produtivos de biorrefinarias voltadas a produção de 2,3-BD. Estratégias para sua produção biotecnológica eficiente foram analisadas através de uma revisão delineada do processo fermentativo de microrganismos capazes de sintetizar o 2,3-BD a partir de diferentes substratos empregados e das condições de operação necessárias para sua produção. Esta revisão também abrange as distintas estratégias aplicadas para a recuperação e purificação de 2,3-BD, pois, atualmente o processamento downstream é uma das principais barreiras para a sua produção industrial eficiente e econômica.

Biorefinery systems that integrate biomass conversion processes for the production of fuels, energy and chemicals from renewable resources are increasingly gaining ground in industrial development, due to the growing search for process innovation and sustainability, given the lower fuel availability. Lignocellulosic biomasses are energy residues with vast abundance and low cost in the market, which makes them attractive carbon sources for the chemical and energy products industries. 2,3-Butanediol (2,3-BD) is considered a chemical and a promising fuel with extensive applications in industry. Furthermore, it can be produced from biotechnological conversion with alternative carbon sources. Thus, in the present work, a systematic literature search was made in Science Direct and Google academic databases, including articles, theses and academic papers between the years 2004 until 2020, in order to review the general development of biorefinery production processes aimed at 2,3-BD production. Strategies for its efficient biotechnological production were analyzed through an outlined review of the fermentative process of microorganisms capable of synthesizing 2,3-BD rom different substrates employed and the operating conditions required for its production. This review also covers the different strategies applied for the recovery and purification of 2,3-BD, since downstream processing is currently one of the main barriers to its efficient and economical industrial production.