Bolsa 16/14567-0 - Bioprocessos, Modelos matemáticos - BV FAPESP
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Modelagem matemática do processo de produção de bioetanol de segunda geração com reciclo de células utilizando os microrganismos Scheffersomyces stipitis e Spathaspora passalidarum

Processo: 16/14567-0
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2016
Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2020
Área de conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Aline Carvalho da Costa
Beneficiário:Luiz Eduardo Biazi
Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):17/21634-9 - Análise de fluxos metabólicos com carbono marcado (13C-MFA) de fermentação em substrato misto de xilose e glicose pelas leveduras Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124 e Spathaspora passalidarum NRRL Y-27907, BE.EP.DD
Assunto(s):Bioprocessos   Modelos matemáticos   Bioetanol   Leveduras   Fungos   Pichia stipitis   Saccharomyces cerevisiae   Análise de sequência de RNA
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:bioetanol | etanol | etanol celulósico | etanol de segunda geração | modelagem matemática | pichia | scheffersomyces stipitis | spathaspora passalidarum | Bioprocessos

Resumo

O bagaço de cana-de-açúcar é um subproduto lignocelulósico proveniente da produção de etanol (1G) e representa um substrato promissor para a produção de bioetanol de segunda geração (2G). Como as hemiceluloses compreendem cerca de 30% da massa seca do bagaço, o conteúdo de açúcares gerados após a hidrólise deste material compreende uma substancial porção para a produção de bioetanol de segunda geração. A levedura Saccharomyces cerevisiae ainda é o microrganismo mais utilizado para produção de bioetanol. Entretanto, a hidrólise da celulose e das hemiceluloses resulta em uma mistura de glicose, xilose, arabinose e outros monossacarídeos. Isto gera um problema, uma vez que S. cerevisiae, que pode fermentar hexoses derivadas da porção glucana da lignocelulose, não é capaz de metabolizar pentoses (xilose), a não ser que seja geneticamente transformada para expressar as rotas de assimilação de xilose. Sendo assim, a transformação de pentoses em bioetanol se torna um dos desafios mais importantes a resolver no âmbito científico e tecnológico em se tratando da produção de bioetanol proveniente de biomassa. Nesse contexto, leveduras naturalmente capazes de fermentar pentoses ganham destaque, como Scheffersomyces stipitis e Spathaspora passalidarum, consideradas leveduras promissoras para aplicação industrial na produção de bioetanol a partir de hidrolisados ricos em pentoses devido a seus metabolismos de conversão da xilose a bioetanol. Diferentemente da levedura S. stipitis, a qual precisa de uma condição de microaerofilia para otimização da produção de etanol, a levedura S. passalidarum é capaz de produzir etanol em condições estritamente anaeróbicas, o que se torna um diferencial para escolha do microrganismo. Considerando o processo de fermentação, a temperatura exerce uma importante influência. Em se tratando dos dois microrganismos em estudo, ainda não há clareza sobre a melhor temperatura de operação. Dessa forma, um estudo da cinética do processo fermentativo em função da temperatura usando mistura de glicose e xilose como substrato é essencial para definir as temperaturas ótimas de crescimento e consumo dos diferentes substratos, o que torna possível a proposta de formas de otimizar o processo. Sendo assim, o trabalho tem como objetivo central determinar a melhor levedura, dentre aquelas estudadas na presente proposta, assim como determinar a cinética da fermentação em função da temperatura para o processo de produção de etanol de segunda geração em substrato misto de xilose e glicose, bem como definir sobre a necessidade ou não de operar em condição de microaerofilia. Além disso, será realizado sequenciamento de RNA, tanto para S. passalidarum quanto para S. stipitis em bateladas sucessivas com reciclo de células, cujos resultados da expressão de enzimas envolvidas ao longo dos ciclos de fermentação servirão como arcabouço para o emprego desta tecnologia na produção de bioetanol de segunda geração. (AU)

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Publicações científicas (5)
(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)
BIAZI, LUIZ E.; SANTOS, SAMANTHA C.; NETO, ANTONIO A. KAUPERT; SOUSA, AMANDA S.; SOARES, LAUREN B.; RENZANO, EDUARDO; VELASCO, JULIANA; RABELO, SARITA C.; COSTA, ALINE C.; IENCZAK, JACIANE L.. Adaptation Strategy to Increase the Tolerance of Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124 to Inhibitors of Sugarcane Bagasse Hemicellulosic Hydrolysate Through Comparative Studies of Proteomics and Fermentation. BioEnergy Research, . (15/20630-4, 14/01135-0, 17/04997-0, 16/14567-0)
MARTINEZ-JIMENEZ, FERNAN DAVID; NEITZEL, THIAGO; BIAZI, LUIZ EDUARDO; PEREIRA, ISABELA O.; DOS SANTOS, LEANDRO VIEIRA; DA COSTA, ALINE CARVALHO; IENCZAK, JACIANE LUTZ. Exploiting the Non-conventional Yeast Spathaspora passalidarum as a Platform for Hemicellulosic Hydrolysate Conversion into Bioproducts: a Mini Review. BioEnergy Research, v. 14, n. 2, SI, p. 689-708, . (16/14567-0)
BONAN, CAROLINA I. D. G.; BIAZI, LUIZ E.; DIONISIO, SUZANE R.; SOARES, LAUREN B.; TRAMONTINA, ROBSON; SOUSA, AMANDA S.; DE OLIVEIRA FILHO, CARLOS A.; COSTA, ALINE C.; IENCZAK, JACIANE L.. Redox potential as a key parameter for monitoring and optimization of xylose fermentation with yeast Spathaspora passalidarum under limited-oxygen conditions. Bioprocess and Biosystems Engineering, v. 43, n. 8, . (16/06142-0, 16/14567-0, 17/04997-0)
BIAZI, LUIZ E.; SANTOS, SAMANTHA C.; NETO, ANTONIO A. KAUPERT; SOUSA, AMANDA S.; SOARES, LAUREN B.; RENZANO, EDUARDO; VELASCO, JULIANA; RABELO, SARITA C.; COSTA, ALINE C.; IENCZAK, JACIANE L.. Adaptation Strategy to Increase the Tolerance of Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124 to Inhibitors of Sugarcane Bagasse Hemicellulosic Hydrolysate Through Comparative Studies of Proteomics and Fermentation. BioEnergy Research, v. 15, n. 1, p. 14-pg., . (14/01135-0, 16/14567-0, 15/20630-4, 17/04997-0)
BIAZI, L. E.; MARTINEZ-JIMENEZ, F. D.; BONAN, C. I. D. G.; SOARES, L. B.; MORAIS, E. R.; IENCZAK, J. L.; COSTA, A. C.. A differential evolution approach to estimate parameters in a temperature-dependent kinetic model for second generation ethanol production under high cell density with Spathaspora passalidarum. Biochemical Engineering Journal, v. 161, . (15/20630-4, 16/14567-0, 17/04997-0)
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
BIAZI, Luiz Eduardo. Estratégias para otimização da produção de etanol de segunda geração por leveduras não-convencionais avaliadas através de modelagem matemática. 2020. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química Campinas, SP.

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