Produção de celulose bacteriana a partir de resíduos industriais

Abstract

Mestrado em Materiais Derivados de Recursos RenováveisCom o previsível esgotamento dos recursos fósseis, os materiais derivados de recursos renováveis têm ganho importância, para que no futuro possam substituir os produtos de base petroquímica. Um dos materiais de origem renovável com maior potencial é a celulose bacteriana (CB), um polissacarídeo sintetizado por algumas bactérias com propriedades estruturais e mecânicas únicas que lhe proporcionam aplicação em várias áreas. No entanto, o elevado custo do meio de cultura limita a produção de CB a nível industrial, uma vez que o preço do produto final será elevado. Neste trabalho foi estudada a produção de CB a partir de resíduos ou subprodutos baratos da indústria portuguesa pela bactéria Gluconacetobacter xylinus, com o objectivo de diminuir os custos de produção. Escolheram-se resíduos da indústria da pasta e papel, vinho, lacticínios e do biodiesel e os resultados mostraram ser possível a produção de CB. Os melhores resultados foram obtidos com os resíduos da indústria do vinho e da pasta do papel, 0.63 e 0.43 g/L de CB, respectivamente, sem adição de qualquer outro nutriente, após 96 horas. O estudo dos resíduos para a produção de CB foi efectuado em paralelo com meio sintético contendo as fontes de carbono predominantes nos substratos escolhidos de forma a comparar resultados e avaliar a contribuição de outros componentes presentes. Verificou-se que a produção de CB foi elevada nos meios de glucose, glucose:galactose (1:1) e glicerol, e reduzida nos meios de xilose e lactose. Este estudo incluiu ainda testes em que se verificou a necessidade de adição de fonte de azoto e fósforo de forma a ultrapassar as limitações nutricionais dos resíduos. Amostras de CB produzida através dos diferentes resíduos foram caracterizadas por FTIR, XRD e SEM. Foram obtidos espectros típicos de celulose do tipo I, bem como confirmada a estrutura tridimensional da CB.With the predictable depletion of oil resources, materials derived from renewable resources are becoming very attractive in order to replace petrochemical-based materials in the future. Bacterial Cellulose (BC) is a renewable material with a high potential since it is a polysaccharide produced by some bacteria with unique structural and mechanical properties which provide application in many fields. However, the high cost of the culture medium limits the industrial production of BC. In this work, BC production by Gluconacetobacter xylinus using cheap raw materials from Portuguese industries was studied with the objective of decreasing production costs. Byproducts and residues from paper, wine, milk and biodiesel industries showed to be suitable for BC production. The best results were obtained with the wine and paper by-products, 0.63 and 0.43 g/L, respectively, without the addiction of any other nutrient, after 96 hours. In parallel with the objective of comparing results and evaluate the contribution of the other components of the medium to the BC production, experiments in complex media with the main carbon sources of the by-products were performed. It was verified that there was a high BC production in glucose, glucose:galactose (1:1) and glycerol media, and a low one in the xilose and lactose media. This study also evaluated the need of media supplementation with nitrogen and phosphorus sources to overcome the nutritional limitations of the by-products. Samples of BC membranes produced from the different by-products were characterized by FTIR, XRD and SEM. All the spectra obtained confirmed the typical characteristics of cellulose type I, and the three-dimensional structure of BC was confirmed