Bioconversão do glicerol A 1,3- propanodiol para aplicação na obtenção do Poli (Tereftalato de Trimetileno)

Abstract

A indústria biotecnológica futura deverá ser responsável pela produção de muitos dos bens de consumo que hoje são derivados do petróleo, como plásticos e combustíveis. Atualmente, obtido por síntese química a partir de derivados do petróleo, o 1,3- propanodiol (1,3-PDO) é uma substância que tem despertado crescente interesse das indústrias químicas. Devido às suas inerentes propriedades, pode ser utilizado como monômero para o desenvolvimento de novos polímeros, como o poli(tereftalato de trimetileno) - PTT. Este um termoplástico com propriedades físico-químicas semelhantes ao poli(etileno tereftalato) (PET) sendo este o fator que mais tem contribuído para o interesse da indústria na obtenção do 1,3-PDO de forma abundante, mais econômica e sustentável. Embora o 1,3-PDO já seja produzido industrialmente por um processo fermentativo, a partir da glicose, a matéria-prima utilizada neste trabalho é diferente e inovadora, o glicerol, que se tem disponível em grande quantidade e baixo custo no país, o que modifica todo entendimento das vias metabólicas, assim como, dos parâmetros envolvidos no processo. Este é gerado em grande quantidade durante a produção de biodiesel e tem se tornado um substrato potencialmente atrativo para a produção bacteriana de produtos de valor agregado, como o 1,3-PDO. Além disso, o micro-organismo a ser utilizado também é importante, pois direcionará os controles mais fundamentais do processo e os subprodutos que são formados. O presente trabalho teve como objetivo a produção de 1,3-propanodiol por via biotecnológica a partir da fermentação do glicerol e a síntese do PTT. A primeira parte do trabalho visou avaliar a produção do 1,3-PDO por quatro cepas: Clostridium acetobutylicum ATCC 824, Clostridium acetobutylicum ATCC 10132, Clostridium acetobutylicum ATCC 4259, Clostridium butyricum DSMZ 10702. Três linhagens mostraram-se capazes de produzir 1,3-PDO. O Clostridium butyricum DSMZ 10702 apresentou maior rendimento no produto de interesse. Para otimização das condições de cultivo, utilizou-se a seleção de variáveis através do delineamento experimental Plackett-Burman (PB) avaliando a produção de 1,3-PDO. As melhores condições de fermentação foram pH (6,5-7,0), temperatura (35,0±0,5oC) e concentração de glicerol (10 g.L-1). A partir da definição das melhores condições de cultivo, os ensaios foram repetidos utilizando glicerol residual. Foi avaliada a cinética de crescimento do Clostridium acetobutylicum ATCC 4259 por ser o micro-organismo que apresentou bons resultados quanto ao aumento de biomassa e produção do 1,3-PDO durante a fermentação. Em outra etapa foi realizada a polimerização do PTT em regime de batelada utilizando-se o 1,3-propanodiol comercial e caracterizado por FTIR e DSC. Na análise de FTIR os comprimentos de onda dos grupos funcionais característicos do poliéster foram identificados, como carbonila, aromático e éster. Já com a análise de DSC o comportamento térmico do PTT foi caracterizado, apresentando temperatura de fusão de 195,25±9,92oC e a parir desse resultado determinou-se sua cristalinidade, em torno de 60%.