Desenvolvimento de estratégias fermentativas para aumento da produção de butanol a partir de produtos da cana energia

• Processo: 23/01219-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2024
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2027
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Adriano Pinto Mariano
• Beneficiário: Bruno Xavier Ferreira
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Análise econômica Biorrefinarias Butanóis Fermentação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Analise economica | biorrefinaria | butanol | fermentação | Fermentação

Resumo

O butanol é um químico de relevância que vem despontando como um combustível alternativo e sua produção em futuras usinas de etanol de cana energia pode mitigar o risco financeiro enfrentado pelo processamento dessa cultura por esta ter um caldo com baixa concentração de sacarose, o que o torna não indicado para produção de açúcar. Nesse projeto de doutorado é proposto que uma usina de etanol de cana energia seja projetada de forma a processar carboidratos derivados de biomassa (celulose e hemicelulose) separadamente, para que assim a xilose oriunda da hemicelulose, ao invés de ser utilizada para gerar etanol, possa ser convertida em butanol, que é naturalmente produzido por microrganismos fermentadores de xilose (como das espécies de Clostridium). A estratégia utilizando fermentações separadas, entretanto, é desafiadora, uma vez que diversos de compostos inibidores desses microrganismos são produzidos durante as técnicas de pré-tratamento (térmico e ácido) necessárias para originar o hidrolisado hemicelulósico. Dessa forma, o objetivo dessa pesquisa é desenvolver estratégias fermentativas que permitam a conversão do hidrolisado hemicelulósico de cana energia em butanol e coprodutos sem precisar passar por métodos de detoxificação custosos. O cerne das estratégias será cultivar os microrganismos inicialmente no caldo de cana energia, permitindo as células a crescerem, para então adicionar o hidrolisado hemicelulósico de forma intermitente, expondo os microrganismos aos inibidores de uma forma mais atenuada. Como é esperada a necessidade de diluir o hidrolisado excessivamente no caldo, o que reduziria a fração de butanol derivado de biomassa lignocelulósica, esse trabalho irá investigar se esses problemas podem ser mitigados por detoxificação in-situ e estimulação luminosa. Por fim, nesse estudo será investigado se o co-cultivo entre diferentes espécies de Clostridium, uma produtora de butanol e a outra de ácido butírico, e entre um Clostridium produtor de butanol e outra produtora de etanol, a Saccharomyces cerevisiae, podem elevar a produção de butanol.