Development of fatty acid process production through acidogenic fermentation from vinasse for the synthesis of bioproducts

• Grant number: 19/10820-1
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: May 01, 2019
• End date: January 31, 2020
• Field of knowledge: Biological Sciences - Microbiology - Applied Microbiology
• Principal Investigator: Juliano Cherix
• Grantee: Juliano Cherix
• Company: UP Bioprodutos Ltda
• CNAE: Atividades profissionais, científicas e técnicas não especificadas anteriormente ; Serviços combinados de escritório e apoio administrativo
• Associated research grant: 18/08273-0 - Development of fatty acid process production through acidogenic fermentation from vinasse for the synthesis of bioproducts, AP.PIPE

Abstract

Existe uma demanda mundial incentivando a produção sustentável de produtos químicos para gerar subprodutos de origem não fóssil, que é uma fonte não renovável. Neste contexto, a síntese de Ácidos Orgânicos Voláteis (AOV) a partir de fontes renováveis é uma alternativa promissora para atingir este objetivo. Existem processos que descrevem a produção de AOV a partir de biomassa agrícola, alimentar, industrial e lixo urbano, nos quais são biossintetizados ácidos butírico, valérico, hexanoico e octanoico preferencialmente. Pensando no cenário brasileiro, a produção de cana-de-açúcar e álcool gera enormes quantidades de resíduos, dentre eles destaca-se a vinhaça, que apesar de ter algumas alternativas de reuso e descarte, ainda não existe uma solução ambientalmente sustentável para seu destino final. A vinhaça apresenta potencial como substrato para a geração de bioprodutos, tais como metano e biogás, conforme descrito na literatura. Entretanto, o desenvolvimento de tecnologias para o uso da vinhaça e geração de produtos de maior valor agregado, como é o caso de AOV, ainda não foi explorado. Isto originaria o manejo sustentável desse resíduo tão presente no cenário agrícola do país, e, além disso, produziria moléculas de alta demanda na indústria química a custos reduzidos. Um dos aspectos mais importantes que deve ser considerado para viabilizar a produção industrial destes ácidos é a questão do pós-processamento, principalmente recuperação e purificação dos AOV que conta por aproximadamente 60% dos custos de produção. Neste sentindo, é importante encontrar aplicações em que se possa utilizá-los de forma mais bruta, menos pós-processados. Uma das aplicações possíveis é a produção de biopolímeros, como os polihidroxialcanoatos (PHA), pois, a mistura de AOV pode servir como substrato para este processo biológico necessitando menos etapas de purificação. Além disso, o custo de produção desses polímeros seria reduzido, uma vez que o substrato seria mais barato, podendo torná-los mais competitivos no mercado. Outro setor no qual os ácidos orgânicos e suas misturas já são utilizados e vem crescendo nos últimos anos é a indústria de nutrição animal, tanto para conservação de alimentos/rações quanto como um aditivo alimentar. Um terceiro setor com grande mercado para ácidos orgânicos é a indústria química, já que alguns destes compostos são considerados intermediários chaves para diferentes químicos. Considerando os pontos aqui levantados, este projeto tem por objetivo estabelecer um processo de produção de ácidos orgânicos, a partir da fermentação acidogênica da vinhaça por culturas mistas. Por conseguinte, serão conduzidos testes de uso destes ácidos na produção de biopolímeros da família dos PHA e será feita uma análise detalhada da composição do produto da fermentação assim como uma análise de mercado direcionada para introdução deste produto no setor de nutrição animal, focando na viabilização econômica deste projeto. Será desenvolvido um processo sustentável, ambientalmente amigável e de baixo custo. Espera-se produzir uma mistura de ácidos orgânicos contendo concentrações maiores de ácidos propiônico, butírico, e hexanoico, preferenciais para as aplicações a serem testadas neste projeto. Deste modo, espera-se conseguir chegar aos seguintes produtos: um biopolímero com propriedades termoplásticas interessantes e custo de produção reduzido e uma mistura de ácidos orgânicos com outros constituintes que sejam interessantes para a nutrição animal. Com o desenvolvimento deste projeto, pretende-se estabelecer um processo eficiente que se torne uma plataforma de produção ácidos orgânicos, a partir de biomassa de resíduos. Espera-se que este seja a base para um futuro desenvolvimento de tecnologias, não somente para produção de aditivos para a nutrição animal e produção de biopolímeros, mas também de biocombustíveis e outros derivados químicos. (AU)