Biocatalisadores à Base de Lipases Imobilizadas em Matrizes Inorgânicas Multifuncionais para a Geração Sustentável de Biodiesel a partir da Biomassa Úmida de Microalgas

• Processo: 24/05546-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2027
• Área de conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Jose Geraldo Nery
• Beneficiário: Vagner Roberto Magri
• Instituição Sede: Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José do Rio Preto. São José do Rio Preto , SP, Brasil
• Assunto(s): Biodiesel Catalisadores heterogêneos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biodiesel | Biomassa orgânica (microalgas) | catalisadores heterogêneos | enzimas lipases fungicas | materiais zeolíticos | materiais zeoliticos-biomassa- nanomateriais-biodiesel

Resumo

O biodiesel, que consiste de uma mistura de ésteres alquílicos de ácidos graxos, é uma importante fonte de energia renovável. Apesar dos avanços científicos na área, observa-se a necessidade de superação de alguns obstáculos tecnológicos de modo a aumentar a eficiência produtiva brasileira desses biocombustíveis. No contexto da exploração economicamente viável de novas fontes de matéria-prima, o óleo presente na biomassa úmida de microalgas é um dos substratos mais promissores para a fabricação de biodiesel, pois substituem a utilização de óleos alimentares; e as microalgas podem ser rapidamente produzidas em larga escala, ao mesmo tempo que fixam uma alta quantidade de CO2. No que diz respeito aos processos catalíticos, é crucial superar as limitações dos catalisadores homogêneos tradicionalmente utilizados, como a saponificação (catalisadores básicos), taxa de reação lenta (catalisadores ácidos) e etapas de extração, separação e purificação que encarecem o processo. Uma alternativa promissora concerne no uso de biocatalisadores heterogêneos obtidos a partir da imobilização de enzimas em matrizes inorgânicas. Atualmente, enzimas de menor custo estão disponíveis comercialmente e, quando imobilizadas, podem ter sua estabilidade (térmica, variação de pH, etc.) e atividade enzimática aumentadas, além de serem facilmente recuperadas e/ou reutilizadas em diferentes sistemas reacionais. Neste contexto, o presente projeto visa a síntese e caracterização de novos biocatalisadores à base de lipases fúngicas (Thermomyces lanuginosus) imobilizadas em matrizes inorgânicas multifuncionais. A novidade da presente proposta consiste na utilização de suportes inovadores para a imobilização de enzimas. Duas classes de sólidos inorgânicos serão investigadas: (i) zeólitas hierárquicas com estruturas cristalográficas mistas contendo metais de transição com coordenações octaédricas e pentaédricas; e (ii) e nanocompósitos à base de material carbonáceo/óxidos metálicos mistos, derivados de hidróxidos duplos lamelares. Esses novos biocatalisadores heterogêneos são fortes candidatos para a produção de biodiesel, pois têm efeito sinérgico em potencial que combina a catalise enzimática das lipases fúngicas com a catalise química das matrizes inorgânicas (propriedades ácido-base). A aplicação desses catalizadores será explorada em reações de hidroesterificação e transesterificação dos lipídeos extraídos da biomassa úmida de microalgas para a obtenção de biodiesel de forma mais sustentável. Deste modo, esse projeto é estratégico para o Brasil, pois tem o potencial de contribuir para a implementação industrial de novos processos catalíticos, para garantia da segurança energética do país e para a redução de emissão de gases do efeito estufa.