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Produção de biohidrogênio de terceira geração a partir de biomassa de alga e seus derivados de hidrólise

Processo: 15/06074-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
Vigência: 01 de setembro de 2015 - 31 de agosto de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Valeria Reginatto Spiller
Beneficiário:Valeria Reginatto Spiller
Instituição-sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
Pesq. associados:Fernando Masarin ; María Eugenia Guazzaroni
Assunto(s):Energia renovável  Bioenergia  Biomassa  Macroalgas  Kappaphycus alvarezii  Hidrólise  Bio-hidrogênio 

Resumo

O desenvolvimento de tecnologias para a obtenção de energias renováveis e menos poluentes é um assunto de interesse mundial. O hidrogênio (H2) é um combustível limpo- pois sua queima gera apenas água. O H2 pode ser produzido por via biológica (biohidrogênio), especialmente por fermentação, a partir de matérias-primas renováveis ricas em carboidratos. Recentemente, biomassas de algas com alta concentração de polissacarídeos têm sido estudadas como substratos para a produção de biohidrogênio, denominado de terceira geração. As algas apresentam elevado sequestro de CO2 e produtividade, comparada a outras biomassas, são organismos aquáticos, e, portanto, o seu cultivo não compete com a produção de alimentos. Além disso, as algas não apresentam lignina o que facilita a sua hidrólise. Neste projeto será utilizada biomassa da macroalga, Kappaphycus alvarezii, constituída por cerca de 50 a 70% de carboidratos, especialmente carragenana e celulose, como substrato para a produção de H2 por fermentação. Em uma primeira etapa do projeto serão isolados microrganismos produtores de H2 a partir de lodos anaeróbios que serão identificados por técnicas moleculares. O isolado deverá ter a capacidade de produzir H2 a partir de glicose e de galactose, os principais monossacarídeos derivados da hidrólise da alga. Posteriormente, será investigado o efeito de compostos potencialmente inibidores de fermentação, derivados da hidrólise da alga, tais como o 5-hidroximetilfurfural (HMF), o ácido levulínico e o ácido fórmico sobre a produção de H2 pelo microrganismo isolado. Numa segunda etapa do projeto será utilizada a biomassa da alga na sua forma integral e/ou como hidrolisado para a produção de H2. O hidrolisado será obtido a partir das condições ótimas de hidrólise com ácido clorídrico, estabelecidas por um planejamento experimental, tendo como variáveis a concentração do ácido, o tempo e a temperatura do tratamento. Portanto, este projeto verificará o potencial da biomassa da alga K. alvarezzi como substrato para a produção de biohidrogênio de terceira geração, além de estudar o efeito de monossacarídeos e inibidores, derivados da hidrólise da biomassa da alga, sobre a produção de H2 por fermentação. (AU)

Publicações científicas (7)
(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)
GIRALDELI, LUCAS DINIZ; FONSECA, BRUNA CONSTANTE; REGINATTO, VALERIA. Investigating how biomass hydrolysis derivatives inhibit H-2 production by an isolated Clostridium beijerinckii. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 44, n. 29, p. 14683-14693, JUN 7 2019. Citações Web of Science: 1.
FONSECA, BRUNA CONSTANTE; SCHMIDELL, WILLIBALDO; REGINATTO, VALERIA. Impact of glucose concentration on productivity and yield of hydrogen production by the new isolate Clostridium beijerinckii Br21. CANADIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING, v. 97, n. 5, p. 1092-1099, MAY 2019. Citações Web of Science: 1.
FONSECA, BRUNA CONSTANTS; RIANO-PACHON, DIEGO MAURICIO; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; REGINATTO, VALERIA. Genome sequence of the H-2-producing Clostridium beijerinckii strain Br21 isolated from a sugarcane vinasse treatment plant. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 42, n. 1, p. 139-144, JAN-MAR 2019. Citações Web of Science: 0.
EMELIN LEANDRO RODRIGUES; BRUNA CONSTANTE FONSECA; VALERIA CRESS GELLI; SIBELI CARLI; LUANA PARRAS MELEIRO; ROSA PRAZERES MELO FURRIEL; VALERIA REGINATTO. Enzymatically and/or thermally treated Macroalgae biomass as feedstock for fermentative H2 production. MATERIA-RIO DE JANEIRO, v. 24, n. 2, p. -, 2019.
RODRIGUES, EMELIN LEANDRO; FONSECA, BRUNA CONSTANTE; GELLI, VALERIA CRESS; CARLI, SIBELI; MELEIRO, LUANA PARRAS; MELO FURRIEL, ROSA PRAZERES; REGINATTO, VALERIA. Enzymatically and/or thermally treated Macroalgae biomass as feedstock for fermentative H-2 production. MATERIA-RIO DE JANEIRO, v. 24, n. 2 2019. Citações Web of Science: 0.
GIRALDELI, LUCAS DINIZ; FONSECA, BRUNA CONSTANTE; REGINATTO, VALERIA. Mixtures of 5-hydroxymethylfurfural, levulinic acid, and formic acid have different impact on H-2-producing Clostridium strains. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 43, n. 49, p. 22159-22169, DEC 6 2018. Citações Web of Science: 1.
FONSECA, BRUNA CONSTANTE; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; REGINATTO, VALERIA. Fermentative production of H-2 from different concentrations of galactose by the new isolate Clostridium beijerinckii Br21. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 41, n. 46, p. 21109-21120, DEC 14 2016. Citações Web of Science: 7.

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