Aplicação de nanocatalisadores na hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica proveniente do sorgo

• Processo: 21/08974-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 25 de setembro de 2021
• Data de Término da vigência: 24 de janeiro de 2022
• Área de conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Silvio Silvério da Silva
• Beneficiário: Yasmin Cristhine de Souza Melo
• Supervisor: Nagamani Balagurusamy
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Universidad Autónoma de Coahuila, Torreón (UAdeC), México
• Vinculado à bolsa: 19/19695-5 - Desenvolvimento e síntese de nanobiocatalisadores para a aplicação em pré-tratamento de biomassa lignocelulósica visando a obtenção de açúcares fermentescíveis para o uso como fonte de carbono em biorrefinarias, BP.IC
• Assunto(s): Biomassa lignocelulósica Bioprocessos Biorrefinarias Nanotecnologia Sorgo
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biomassa lignocelulósica | bioprocessos | biorrefinarias | nanobiocatalisadores | Nanotecnologia | Sorgo | Nanotecnologia aplicada a Bioprocessos

Resumo

A melhoria tecnológica dos processos voltados ao uso de resíduos vegetais para a geração de produtos de alto valor agregado é uma área de crescente atenção por viabilizar a implantação de biorrefinarias em todo o mundo. Além de reduzir a dependência dos combustíveis fósseis, a obtenção de açúcares a partir do aproveitamento da biomassa lignocelulósica contribui para promover um ciclo de aproveitamento eficiente da energia dos resíduos agrícolas, agregando valor à totalidade dos insumos gerados, para a consolidação de práticas sustentáveis e integradoras de vários setores, como a agricultura, o ambiente e o setor energético. Nesse contexto, a presente proposta prevê a confluência entre a utilização da biomassa residual do sorgo e a inovação tecnológica resultante da exploração da nanotecnologia. O projeto se caracteriza como uma proposta de parceria entre o Laboratório de Produtos Sustentáveis e Bioprocessos do Dr. Silvio Silvério da Silva (localizado na Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Brasil) e o laboratório de Biorremediação do Professor Dr. Nagamani Balagurusamy (localizado na Faculdade de Ciências Biológicas da Universidade Autônoma de Coahuila, México). A proposta visa a aplicação de nanocatalisadores; enzimas celulases imobilizadas em nanopartículas magnéticas para promover a hidrólise enzimática da biomassa de sorgo. A biomassa de sorgo foi escolhida em função da região, Comarca Lagunera, onde o laboratório de intercâmbio está situado em Torreón, México, onde as atividades agrícolas e ganaderas se concentram na produção de sorgo como alimento para os animais. Assim, torna-se essencial procurar uma gestão sustentável desta biomassa lignocelulósica residual. O método de imobilização enzimática se concentrará no uso do glutaraldeído como agente Crosslinker, que liga os grupos hidroxilas adsorvidos na superfície das nanopartículas e os grupos amina presentes na celulase do coquetel enzimático Cellic Ctec 2. A hidrólise enzimática será realizada utilizando a biomassa de sorgo pré-tratada em diferentes condições (ácido diluído, alcalino e sequencial) e a liberação de açúcares será determinada pelo método do ácido dinitrosalicílico. Além disso, a Microscopia Eletrônica de Varredura e uma análise em gel de eletroforese serão realizadas para auxiliar na compreensão do mecanismo dos nanocatalisadores na biomassa e no processo de imobilização, respectivamente. Com base nos resultados, será possível validar o método para diferentes biomassas, sua aplicabilidade e relevância, bem como verificar a eficiência dos pré-tratamentos utilizados nesta proposta. Os resultados obtidos neste estudo serão também utilizados como base para análises comparativas com relação aos resultados obtidos no projeto realizado no Brasil "Desenvolvimento e síntese de nanobiocatalisadores para a aplicação em pré-tratamento de biomassa lignocelulósica visando a obtenção de açúcares fermentescíveis para o uso como fonte de carbono em biorrefinariass'', de modo que seja possível analisar e inferir a eficácia e aplicabilidade do método proposto. Não obstante, com base na pesquisa realizada com sorgo em combinação com a utilização de nanocatalisadores objetivando o desenvolvimento de um processo sustentável, é prevista a geração de produtos científicos, bem como o desenvolvimento de mão de obra altamente qualificada em ambas as universidades parceiras, publicação de artigos científicos em periódicos indexados no JCR/Scopus ou registro de patente, além da contribuição para o fortalecimento dos laços de pesquisa entre Brasil e México. Finalmente, o intercâmbio será de grande impacto na formação integral da estudante de intercâmbio, não só pelo enriquecimento de conhecimentos e desenvolvimento de habilidades, aumentando a autonomia e a capacidade crítica da mesma, mas também pela melhoria da compreensão da aluna sobre cultura e tolerância. (AU)