Desenvolvimento de tecnologia avançada de fermentação para a produção de n-butanol, isopropanol e etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar

• Processo: 16/23042-9
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de março de 2017
• Vigência (Término): 30 de setembro de 2020
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Adriano Pinto Mariano
• Beneficiário: Carla Ferreira dos Santos Vieira
• Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Clostridium beijerinckii Bagaço de cana-de-açúcar

Resumo

A viabilidade econômica do processo de produção do n-butanol de origem verde via fermentação ABE (acetona-butanol-etanol) por bactérias do gênero Clostridium enfrenta desafios tais como a alta inibição pelo produto, baixos rendimentos e produtividade, e custos elevados de substrato. Do ponto de vista de mercado, se a produção de n- butanol atingir a escala de bilhões de litros em atendimento à demanda do mercado de combustíveis automotivos, é certo que haverá uma sobre oferta do coproduto acetona. Em face desse risco de mercado, uma alternativa interessante é a produção de n-butanol via fermentação IBE (isopropanol-butanol-etanol). Essa mistura pode ser utilizada diretamente como biocombustível ou como aditivo na gasolina, uma vez que não contém acetona, que é corrosiva para os motores. Além disso, é esperado um ganho energético em função da não necessidade de separação da mistura IBE. Contudo, as limitações técnicas na etapa de fermentação persistem. A proposta desse projeto é o desenvolvimento de um fermentador que integre, em um mesmo tanque, a recuperação in-situ dos produtos mediante o uso do vácuo e a imobilização de células. Enquanto a recuperação in-situ busca ganhos energéticos pela eliminação ou redução drástica da toxicidade de IBE às células, a imobilização celular tem como objetivo o aumento de produtividade e o uso de fermentadores mais compactos. O agente imobilizador para as células será orgânico constituído a partir do próprio bagaço da cana, o qual será mantido submerso no caldo fermentativo mediante acondicionamento em uma estrutura polimérica tipo gaiola, que juntamente com o movimento de ascensão das bolhas geradas durante a evaporação sob vácuo, auxiliará na criação de uma circulação interna de líquido, similar a um sistema air-lift. A técnica de impressão 3D será utilizada para a fabricação de estruturas poliméricas com diferentes geometrias. Dessa forma, o produto final desse projeto é um sistema avançado de fermentação que combina em um único tanque as vantagens da circulação interna de um reator do tipo air-lift, a imobilização de células em leitos fixos, e a recuperação in-situ de produtos.

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)

DOS SANTOS VIEIRA, CARLA FERREIRA; CODOGNO, MATEUS CAVICHIOLI; MAUGERI FILHO, FRANCISCO; MACIEL FILHO, RUBENS; MARIANO, ADRIANO PINTO. Sugarcane bagasse hydrolysates as feedstock to produce the isopropanol-butanol-ethanol fuel mixture: Effect of lactic acid derived from microbial contamination on Clostridium beijerinckii DSM 6423. Bioresource Technology, v. 319, JAN 2021. Citações Web of Science: 2.

DOS SANTOS VIEIRA, CARLA FERREIRA; MAUGERI FILHO, FRANCISCO; MACIEL FILHO, RUBENS; MARIANO, ADRIANO PINTO. Isopropanol-butanol-ethanol (IBE) production in repeated-batch cultivation of Clostridium beijerinckii DSM 6423 immobilized on sugarcane bagasse. FUEL, v. 263, MAR 1 2020. Citações Web of Science: 0.

DOS SANTOS VIEIRA, CARLA FERREIRA; MAUGERI FILHO, FRANCISCO; MACIEL FILHO, RUBENS; MARIANO, ADRIANO PINTO. Acetone-free biobutanol production: Past and recent advances in the Isopropanol-Butanol-Ethanol (IBE) fermentation. Bioresource Technology, v. 287, SEP 2019. Citações Web of Science: 2.

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

VIEIRA, Carla Ferreira dos Santos. Development of an advanced fermentation technology to produce n-butanol, isopropanol and ethanol from sugarcane bagasse : Desenvolvimento de tecnologia avançada de fermentação para a produção de butanol, isopropanol e etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar. 2020. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química.