Busca avançada
Ano de início
Entree

Metagenômica aplicada ao desenvolvimento de biocombustíveis e ao desenvolvimento sustentável das biorrefinarias baseadas na cana-de-açúcar

Processo: 15/21650-9
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de abril de 2016
Vigência (Término): 31 de março de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
Pesquisador responsável:Marcelo Zaiat
Beneficiário:Antônio Djalma Nunes Ferraz Júnior
Supervisor no Exterior: Eric Trably
Instituição-sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa : Institut National de la Recherche Agronomique, Narbonne (INRA), França  
Vinculado à bolsa:13/15665-8 - Estrutura e dinâmica funcional da comunidade microbiana de digestores anaeróbios, aplicados à recuperação de energia e adequação ambiental de resíduos gerados no processo produtivo do bioetanol de 1ª e 2ª geração, BP.PD
Assunto(s):Digestão anaeróbia   Metagenômica

Resumo

Durante o processo de produção do bioetanol, diversas correntes residuais (líquidas e sólidas) são geradas. As mesmas podem ser convertidas em produtos de valor agregado, os quais podem ser inseridos na cadeia produtiva do bioetanol, aumentando, assim, a sustentabilidade do processo. Neste cenário, a digestão anaeróbia da vinhaça de cana-de-açúcar, resíduo líquido em maior abundância numa biorrefinaria, surge como uma alternativa racional, pois além de promover a estabilização da matéria orgânica do resíduo, permite a geração de energia na forma de biogás (hidrogênio e metano) sem interferir em suas propriedades de biofertilizante. Alguns estudos relataram o potencial de produção de hidrogênio e metano usando a vinhaça de cana-de-açúcar como substrato. A maioria deles avaliaram o tipo de reator e as condições operacionais mais adequadas para o resíduo líquido em questão, com base em parâmetros de qualidade (conversão de matéria orgânica e valores de produção e rendimento de biogás), deixando uma lacuna em relação ao estudo das comunidades microbianas produtoras de biogás. A aplicação da metagenômica pode melhorar o desempenho geral da digestão anaeróbia em biorrefinarias à base de cana-de-açúcar. Neste plano é proposto um estágio de pesquisa no Instituto Nacional Francês de Pesquisa Agrícola (INRA) para avaliar a dinâmica estrutural e funcional dos microbiomas presentes em biodigestores aplicados na produção de hidrogênio e metano a partir de vinhaça de cana-de-açúcar, com base no sequenciamento de próxima geração (NGS, Sistema de Sequenciamento MiSeq, Illumina). Destacando a biomassa acidogênica, técnicas de fingerprints do 16S DNAr, caracterização de genes funcionais (hydA) e o desenvolvimento de sondas para reação em cadeia de polimerase quantitativa (PCRq) das bactérias homoacetogênicas (bactérias consumidoras de hidrogênio - HoA) serão realizadas. Ainda, técnicas de como regular as homoacetogênicas serão aplicadas. Em seguida, a melhor condição de regulação irá ser aplicada num reator de mistura completa (CSTR) aplicado a produção de hidrogênio, de modo a obter um equilíbrio entre as bactérias produtoras de hidrogênio (BPH) e as HoA, consequentemente, a produção contínua de hidrogênio. Tais técnicas, com foco em culturas mistas não estéreis presentes em digestores anaeróbicos, serão implementadas posteriormente no Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol, Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CTBE/CNPEM) após o retorno do estágio no exterior. (AU)

Publicações científicas
(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)
FUESS, LUCAS TADEU; NUNES FERRAZ, JR., ANTONIO DJALMA; MACHADO, CARLA BOTELHO; ZAIAT, MARCELO. Temporal dynamics and metabolic correlation between lactate-producing and hydrogen-producing bacteria in sugarcane vinasse dark fermentation: The key role of lactate. Bioresource Technology, v. 247, p. 426-433, JAN 2018. Citações Web of Science: 13.
FUESS, LUCAS TADEU; MAZINE KIYUNA, LUMA SAYURI; NUNES FERRAZ JUNIOR, ANTONIO DJALMA; PERSINOTI, GABRIELA FELIX; SQUINA, FABIO MARCIO; GARCIA, MARCELO LOUREIRO; ZAIAT, MARCELO. Thermophilic two-phase anaerobic digestion using an innovative fixed-bed reactor for enhanced organic matter removal and bioenergy recovery from sugarcane vinasse. APPLIED ENERGY, v. 189, p. 480-491, MAR 1 2017. Citações Web of Science: 40.
KOYAMA, MIRIAN HARUMI; ARAUJO JUNIOR, MOACIR MESSIAS; ZAIAT, MARCELO; NUNES FERRAZ JUNIOR, ANTONIO DJALMA. Kinetics of thermophilic acidogenesis of typical Brazilian sugarcane vinasse. ENERGY, v. 116, n. 1, p. 1097-1103, DEC 1 2016. Citações Web of Science: 3.

Por favor, reporte erros na lista de publicações científicas escrevendo para: cdi@fapesp.br.