Produção biológica de um novo termoelastômero a partir de melaço de cana-de-açúcar

Resumo

A produção de biopolímeros de origem microbiana tem atraído a atenção da comunidade científica devido ao emprego de matérias-primas de fontes renováveis, constituindo uma alternativa aos plásticos derivados de petróleo. Os polihidroxialcanoatos (PHAs) são uma família de polímeros sintetizados como reserva de carbono e energia por diversos grupos microbianos que apresentam grande potencial para a substituição dos plásticos convencionais. A sua comercialização, entretanto, ainda é limitada devido ao elevado custo de produção, quando comparado aos seus concorrentes não renováveis. Para contornar essa barreira, são necessárias pesquisas que viabilizem o uso de matérias-primas de baixo custo e que desenvolvam processos produtivos mais eficientes para a produção biotecnológica de PHA. Adicionalmente, a inclusão da produção de biopolímeros no âmbito de uma biorefinaria é muito vantajosa para sua viabilização comercial devido à existência de infraestrutura já consolidada e à disponibilidade de energia e outros insumos. A integração da produção de PHAs com a biorefinaria de açúcar e etanol possibilita grande flexibilidade operacional, permitindo ajustes do fluxo de matérias-primas segundo flutuações sazonais e demandas de mercado. Nesse contexto, o presente projeto de pesquisa objetiva a produção PHAs de cadeia média (mcl-PHA) a partir de melaço de cana-de-açúcar, um subproduto do refino do açúcar. Ao contrário dos PHAs de cadeia curta (scl-PHAs), os mcl-PHAs apresentam aplicações de alto valor agregado, devido às suas características termoelastoméricas. Propõe-se o uso da cepa bacteriana acumuladora de mcl-PHA Pseudomonas putida KT2440, cultivada em reatores em batelada alimentada operados em condição de limitação de fonte de carbono, em um arranjo similar ao utilizado em processos produtivos biotecnológicos em escala comercial. Diferentes estratégias de alimentação dos bioreatores serão avaliadas com objetivo de se obter elevados rendimentos de mcl-PHA de alta qualidade a partir de sacarose, que é a principal fonte de carbono presente no melaço. Uma vez definidas as condições de operações ótimas, será avaliada a utilização de melaço enzimaticamente tratado como principal substrato para a produção de mcl-PHA. A produtividade de cepas recombinantes de P. putida também será avaliada. A abordagem proposta é um passo essencial no desenvolvimento de um processo custo-efetivo para a produção de uma nova família de compostos termoelastoméricos de alta qualidade a partir de melaço de cana-de-açúcar.