resíduos lenhinocelulósicos em bioetanol (por hidrólise e fermentação) e os fungos do grupo ecológico da podridão branca
Mestrado em Engenharia do Ambiente
Gestão de Resíduos ? José Albino Dias; Rui Bezerra
Roberta Magalhães Luna
Exercício para avaliação
1.Considera-se que a bioconversão de resíduos lenhinocelulósicos em bioetanol (por hidrólise e fermentação) só será economicamente viável fermentando as pentoses. Explique, tendo em atenção os constituintes principais da biomassa e as limitações fermentativas dos microrganismos.
Breves informações bibliográficas:
Nos últimos anos estes resíduos têm recebido um interesse crescente por duas razões principais: grande quantidade produzida anualmente e elevado poder de bioconversão (Stewart, 2008). O material lenhocelulósico é o principal constituinte da biomassa vegetal, produzido por fotossíntese e representa o recurso biológico do solo renovável mais abundante (Sánchez, 2009). É composto por três tipos de polímeros: a celulose, a hemicelulose e a lenhina, que estão fortemente entrelaçadas e quimicamente ligadas por ligações covalentes e não covalentes (Kovur, 2003).
O biocombustível ( bioetanol ) tem a vantagem de ser produzido e não retirado de reservas não-renováveis como o petróleo e se dá pelas enzimas lenhinoceluliticas. Desta forma pode-se ter um sistema que seja vantajoso cujo mesmo tem a facilidade de pode ser produzido através da biomassa lenhinocelulitica, aproveitando todas as partes das plantas bem como resíduos industriais e agrícolas.
Já em relação as desvantagens e ou dificuldades , as técnicas utilizadas não permitem a sua rentabilidade. A matéria-prima lenhinocelulósica é constituída principalmente por celulose, hemicelulose e lignina. As enzimas lenhinoceluliticas, transformam (Bioconversão) os hidratos de carbono da biomassa tornando-os mais simples (açúcares), permitindo assim a hidrólise da celulose com mais facilidade. Associado a este processo, está a fermentação (purificação/destilação).
O bioetanol depois de passar por estes processos é separado, entretanto surge uma dificuldade que é a fermentação das pentoses obtidas na hidrólise da hemicelulose (xilose e arabinose). Sendo assim, estão em curso várias investigações, no intuito de avaliar uma forma de aproveitamento rentável dos açúcares, para proporcionar um processo mais economicamente viável.
2. Os fungos do grupo ecológico da podridão branca são capazes de degradar diversos poluentes, incluindo moléculas não naturais (xenobióticos) como, por exemplo, os corantes do tipo azo. Refira as características destes fungos que lhes confere esta abrangência metabólica.
Breves Informações bibliográficas
Os fungos são organismos eucariontes, aclorofilados aeróbios. Todos são heterotróficos. No Brasil embora não seja de uma linhagem nacional, o fungo de podridão branca ou ligninolítico desperta o interesse de pesquisadores. Um dos que trabalham com esse organismo decompositor, acrescenta que seu uso possibilita a adição de menos quantidade de derivados de cloro para branquear o papel. Isso significa uma menor produção de organoclorados - compostos tóxicos que se acumulam nos organismos e podem causar doenças como transtornos hormonais, neurológicos, debilidade no sistema imunológico e câncer. O Instituto de Botânica de São Paulo também emprega o fungo há mais de dez anos para a descontaminação de solo com organoclorados contidos em agrotóxicos e que podem permanecer em atividade no solo por até 30 anos.
Tanto os fungos como as enzimas são usados como produtores de diferentes substâncias de interesse económico. Nas ultimas décadas nas indústrias os fungos da podridão branca são grandes estratégias de biorremediação derivado à sua capacidade em mineralizar uma grande variedade de compostos altamente tóxicos encontrados no meio ambiente, como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, corantes azo, herbicidas, entre outros.
Já os corantes tipos azo são considerados os mais tóxicos para o meio aquático e todos os seres vivos que nele habitam. Estes se caracterizam por apresentarem um ou mais agrupamentos ?N=N- ligados aos sistemas aromáticos Existem estudos acerca destes tipos de corantes, e notaram que provocam efeitos cancerígenos nos humanos. As quebras das ligações destes corantes formam produtos cancerígenos, e por isso se faz necessário a retirada destes corantes. Nos quais se não forem tratados adequadamente antes de lançados em nos efluentes provenientes da indústria podem modificar o ecossistema como também atingir diretamente a saúde da população.
A produção de enzimas dos fungos da podridão branca (basidiomycetes) convertem polímeros externos em moléculas menores, que são assimiladas e utilizadas como nutrientes. A secreção de proteínas ocorre durante o crescimento apical das hifas, e são liberadas pela parede celular recém-sintetizada. O Seu sistema enzimático é capaz de degradar a madeira, originado um (bolor branco). São produtores de enzimas lacases, lenhina peroxidases (LiPs), manganês peroxidases (MnP) e outras peroxidases que fazem parte do sistema lenhinolítico. Estas enzimas são responsáveis pela degradação da celulose, hemicelulose e lenhina. Por serem na maioria extracelulares e não atuarem em apenas única molécula, estas são capazes de degradar e oxidar xenobióticos em moléculas menores ainda, como o corante tipo azo. A ação da lacase pode "limpar" corantes azóicos, devido a sua reação que liberta as ligações azo sob forma de azoto molecular, não permitindo a formação de aminas aromáticas potencialmente cancerígenas. As enzimas peroxidases (LiPs e MnP) são mais conhecidas pela capacidade de remoção de agrupamentos fenólicos e aminas aromáticas de soluções aquosas e também de descoloração de efluentes da indústria têxtil, tendo como pressuposto que muitos corantes empregados em indústrias têxteis possuem agrupamentos fenólicos na sua estrutura química.
Desta forma, é conclusivo que a utilização de fungos lenhinolíticos em processos que envolvem descontaminação ambiental, principalmente os da podridão branca, tem aumentando significativo.
A vantagem é a permissão na diminuição de compostos tóxicos durante o processo de descontaminação, por se se tratar de um processo natural, que não necessita de substâncias química.
Sites
http://en.wikipedia.org/wiki/Bioconversion_of_biomass_to_mixed_alcohol_fuels
http://www.labjor.unicamp.br/midiaciencia/article.php3?id_article=283 https://repositorio.utad.pt/bitstream/10348/170/1/msc_gasreitas.pdf
Autor: Roberta Magalhães Luna
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