Produção de compostos com valor agregado a partir da degradação anaeróbia do glicerol

Abstract

A conversão de glicerol por meio de processos anaeróbios em subprodutos com valor agregado foi analisada em três partes. Na primeira, a produção e extração de ácidos orgânicos, com foco em valérico, foram avaliadas usando um filtro anaeróbio com um microbioma diversificado durante um período de 114 dias, sendo os últimos 21 dias com uso de um sistema de pertração. Etanol foi utilizado como doador de elétrons nas reações de alongamento de cadeia. O propiônico foi o principal ácido de cadeia curta produzido (0,63 a 1,75 g DQO.L⁻¹.d⁻¹), enquanto que o de cadeia média foi valérico (0,86 a 1,81 g DQO.L⁻¹.d⁻¹). A diminuição significativa na produção de 1,3-propanodiol (1,3-PDO) e aumento dos ácidos sugeriram que o sistema de pertração favoreceu a rota oxidativa. O valor máximo da taxa de extração de valérico foi 30 g DQO.m⁻².d⁻¹. O aumento concomitante na produtividade de valérico e da bactéria Megasphaera elsdenii com o uso do sistema de extração, indicou sua participação direta no processo de alongamento. Na segunda parte, a produção de 1,3-PDO foi avaliada em dois reatores UASB (R1 e R2), ambos contendo biomassa fixa em espumas de poliuretano, a partir de dois inóculos (C1 e C2). R1 foi alimentado somente com glicerol puro e os ácidos foram os produtos predominantes. R2 foi alimentado primeiro com glicerol puro, e depois, com o bruto. Elevados rendimentos de 1,3-PDO foram obtidos com o primeiro (0,51 mol.mol gli⁻¹), aplicando uma carga orgânica (COV) de 13,6 g gli.L⁻¹.d⁻¹. Com glicerol bruto, o rendimento diminuiu (0,41 mol.mol gli⁻¹, com COV de 8,3 g gli.L⁻¹.d⁻¹). A produção de 1,3-PDO foi atribuída principalmente ao gênero Clostridium na biomassa suspensa. Na terceira parte, a produção de 1,3-PDO foi avaliada em um reator UASB (R3) com biofilme formado com C1 em suporte de silicone. R3 apresentou rendimentos muito satisfatórios com glicerol puro (0,54 mol.mol gli⁻¹) e bruto (0,48 mol.mol gli⁻¹), ambos com consumo de glicerol entre 90 e 95 %. Quanto à produtividade, a maior foi com glicerol bruto (5,21 g.L⁻¹.d⁻¹) e as condições operacionais foram: COV entre 16,4 e 20 g gli.L⁻¹.d⁻¹; TDH próximo a 1,5 d; pH afluente entre 7,5 e 8,0; e pH do efluente entre 5,0 e 5,4. Com o glicerol puro, C. pasteurianum foi dominante na biomassa aderida, enquanto que foi co-dominante com C. beijerinckii na suspensa. A mudança de alimentação para glicerol bruto resultou numa inibição parcial de Clostridium spp. C. pasteurianum continuou sendo dominante, mas agora com presença significativa de Klebsiella pneumoniae e diferentes espécies de Lactobacillus. Já C. beijerinckii diminuiu drasticamente. Portanto, por fim conclui-se que usando glicerol e sistemas biológicos contínuos, a produção de ácido valérico e sua extração e a de 1,3-PDO com biofilmes aderidos, podem ser alternativas viáveis para estimular ainda mais a reutilização desse resíduo.