Desenvolvimento de processo fermentativo para a produção de ácido propriônico a partir de fração hemicelulósica de bagaço de sorgo sacarino (Sorghum bicolor (L.) Moench)

Com a crise do petróleo, a atenção tem sido voltada para as Biorrefinarias visando à obtenção de biocombustíveis, de outros produtos químicos e de energia a partir de recursos renováveis. A produção de ácidos orgânicos a partir de biomassa tem sido reportada como de grande interesse industrial.

O ácido propiônico é um importante ácido orgânico, que atualmente é produzido por processo petroquímico e tem ampla utilização em diferentes setores industriais (alimentos, cosméticos, agrícola). Sua produção por processo fermentativo em larga escala apresenta alguns gargalos, em especial a baixa produtividade volumétrica. Neste contexto, o presente trabalho objetivou produzir ácido propiônico por rota bioquímica a partir de hidrolisado hemicelulósico do bagaço de sorgo utilizando uma linhagem da bactéria Propionibacterium acidipropionici, visando estabelecer condições que aumentassem a produtividade e a eficiência do processo.

Em uma primeira etapa, verificou-se que a bactéria era capaz de consumir xilose e glicose. Na sequência, foi realizado um planejamento fatorial 22 e um Delineamento Central Composto Rotacional para se otimizar o meio de fermentação, tendo sido verificado que o extrato de levedura é a variável mais importante.

Com o meio otimizado, foram realizados experimentos com meio sintético em batelada simples e batelada alimentada com células livres, tendo sido constatado que a batelada alimentada foi a melhor forma de condução do processo, resultando em uma produção de 38 g/L de ácido propiônico e uma produtividade volumétrica de 0,22 g/L.h.

A estratégia de imobilização das células bacterianas no bagaço de sorgo e a fermentação conduzida em batelada alimentada foram empregadas para contornar os clássicos fenômenos de inibição e avaliar a imprescindibilidade do controle da temperatura.

Nestes experimentos com meio sintético, ficou evidenciado a importância do controle da temperatura, tendo este ensaio resultando em uma concentração de ácido propiônico de 37 g/L com uma produtividade de 0,51 g/L.h.

O bagaço de sorgo foi caracterizado antes e depois do pré-tratamento ácido e o hidrolisado hemicelulósico obtido com este pré-tratamento foi utilizado em bateladas sequenciais, totalizando 3 ciclos de fermentação. Observou-se nesta estratégia de processo uma considerável melhoria no desempenho da bactéria que produziu uma concentração média de ácido propiônico de 31,13 g/L, resultando em um fator de rendimento de produto por xilose consumida que variou de 0,48 g/g a 0,61 g/g, do primeiro ao último ciclo.

No tocante à produtividade volumétrica também se observou melhoria no desempenho da bactéria ao longo dos ciclos, tendo resultado em valores que variaram de 0,35 a 1,16 g/L.h, do primeiro ao último ciclo.

Os resultados foram altamente promissores e sinalizam para maiores desdobramentos, no sentido de se dar continuidade aos estudos da produção deste importante ácido orgânico.

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