Polímeros biodegradáveis feitos sob medida por bactérias a partir de biomassa

• Processo: 12/51533-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2013
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2015
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Acordo de Cooperação: BE-BASIC Consortium
• Pesquisador responsável: Luiziana Ferreira da Silva
• Beneficiário: Luiziana Ferreira da Silva
• Pesquisador Responsável no exterior: Kirsten Steinbusch
• Instituição Parceira no exterior: Waste2Chemicals (W2C), Holanda
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Biopolímeros Copolímeros Biodegradação Bagaços Cana-de-açúcar Poli-hidroxialcanoatos Fermentação Bioenergia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biodegradable Polymers | Medium Chain Fatty Acids | Mixed Microbial Fermentation | Polyhydroxyalkanoates | Recombinant Organisms | Sugarcane Bagasse

Resumo

Trabalhos recentes e patentes evidenciam que P(HB-co-HHx) é um copolimero biodegradável promissor, da família dos polihidroxialcanoatos (PHA), combinando o monômero de cadeia curta hidroxibutirato (HB) com o de cadeia média hidroxihexanoato (HHx), o que melhora suas propriedades e aplicações quando comparado com PHA contendo apenas monômeros de cadeia curta ou média. Como pode ser processado na forma de filmes, é interessante reduzir o seu custo de produção para torná-lo uma commodity. Aeromonas sp naturalmente acumula um polímero com 5-25 mol% de HHx mas, apenas 10-20% do peso seco celular (CDW) é PHA. B. sacchari acumula até 80% de CDW como PHB, com no máximo 2 mol% de HHx. Diferentes estratégias serão aplicadas para a produção de P(HB-co-HHx) com diferentes teores de HHx: construção de recombinantes, uso de análise de fluxos metabólicos e de modos elementares. Fornecendo-se açúcares da cana ou do bagaço à bactéria, incorpora-se HB ao copolimero, mas para incorporar HHx ácidos graxos de cadeia média (MCFA), mais caros e escassos, devem ser supridos. Como a matéria-prima representa até 40% do custo total de produção de PHA, uma recém-desenvolvida tecnologia de fermentação em cultura mista (MMF), que transforma resíduos orgânicos em misturas de ácidos graxos de cadeia média (MCFA, atualmente contendo 0,85mol de ácido hexanóico por mol de C de meio sintético), será adaptada e otimizada, a partir de bagaço de cana e vinhaça para gerar MCFA de composição apropriada para alimentar a produção de PHA. Isso envolve a redefinição dos padrões exigidos de efluente de MMF para o tipo e concentração dos ácidos graxos desejados, ou para outros componentes interferentes (N ou água). A entrada de resíduos orgânicos e as condições de operação serão selecionados com base nas exigências para alimentar a produção de PHA. Partindo de uma só espécie bacteriana e usando biomassa e resíduos, copolímeros sob medida serão produzidos, controlando a composição monomérica (0,5 a 25% ou mais de HHx ou outro monômero de cadeia média), uma abordagem nova. Assim, o ganho desta proposta não será meramente incrementai, tendo ainda o mérito de combinar e melhorar dois processos biológicos (MMF e produção de PHA) para propor uma produção sustentável de um produto ambientalmente correto. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RADUAN ALEXANDRINO, PAULO MOISES; MENDONCA, THATIANE TEIXEIRA; GUAMAN BAUTISTA, LINDA PRISCILA; CHERIX, JULIANO; LOZANO-SAKALAUSKAS, GABRIELA CAZONATO; FUJITA, ANDRE; RAMOS FILHO, EDMAR; LONG, PAUL; PADILLA, GABRIEL; TACIRO, MARILDA KEICO; et al. Draft Genome Sequence of the Polyhydroxyalkanoate-Producing Bacterium Burkholderia sacchari LMG 19450 Isolated from Brazilian Sugarcane Plantation Soil. MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS, v. 3, n. 3, MAY-JUN 2015. (10/51989-4, 12/51533-6)

OLIVEIRA-FILHO, EDMAR RAMOS; GUAMAN, LINDA P.; MENDONCA, THATIANE TEIXEIRA; LONG, PAUL F.; TACIRO, MARILDA KEICO; CABRERA GOMEZ, JOSE GREGORIO; SILVA, LUIZIANA F.. Production of Polyhydroxyalkanoates Copolymers by Recombinant Pseudomonas in Plasmid- and Antibiotic-Free Cultures. JOURNAL OF MOLECULAR MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY, v. 28, n. 5, p. 225-235, 2018. (10/51935-1, 12/51533-6, 10/51692-1, 14/15448-0)

MENDONCA, THATIANE T.; TAVARES, RAFAELA R.; CESPEDES, LUCAS G.; SANCHEZ-RODRIGUEZ, RUBEN J.; SCHRIPSEMA, JAN; TACIRO, MARILDA K.; GOMEZ, JOSE G. C.; SILVA, LUIZIANA F.. Combining molecular and bioprocess techniques to produce poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) with controlled monomer composition by Burkholderia sacchari. International Journal of Biological Macromolecules, v. 98, p. 654-663, MAY 2017. (12/51533-6, 10/51935-1)

RADUAN ALEXANDRINO, PAULO MOISES; MENDONCA, THATIANE TEIXEIRA; GUAMAN BAUTISTA, LINDA PRISCILA; CHERIX, JULIANO; LOZANO-SAKALAUSKAS, GABRIELA CAZONATO; FUJITA, ANDRE; RAMOS FILHO, EDMAR; LONG, PAUL; PADILLA, GABRIEL; TACIRO, MARILDA KEICO; et al. Draft Genome Sequence of the Polyhydroxyalkanoate-Producing Bacterium Burkholderia sacchari LMG 19450 Isolated from Brazilian Sugarcane Plantation Soil. GENOME ANNOUNCEMENTS, v. 3, n. 3, p. 2-pg., 2015-05-01. (12/51533-6, 10/51989-4)