Influência das condições operacionais em reatores anaeróbios com biomassa aderida para obtenção de 1,3-propanodiol a partir de glicerol

Tesis Doctoral inédita cotutelada por la Universidade Federal de Pernambuco (Brasil) y la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de Lectura: 06-10-2023

Detalles Bibliográficos
Autor: Cordeiro Souto, Candida Nathaly
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2023
País:España
Institución:Universidad Autónoma de Madrid
Repositorio:Biblos-e Archivo. Repositorio Institucional de la UAM
Idioma:portugués
OAI Identifier:oai:repositorio.uam.es:10486/712913
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10486/712913
Access Level:acceso embargado
Palabra clave:Fermentación de glicerol
1,3-propanodiol
Etanol
Carga orgánica
Biopelícula
Consorcio microbiano
Biología y Biomedicina / Biología
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Sanz Martín, José Luis
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No reator R_T, além do 1,3-PDO (máximo 0,47 mol.mol-gli-1), etanol foi produzido, especialmente a pH acima de 8 e carga de glicerol (gli-LR) menor do que 10 g.L-1.d-1 (máximo 0,20 mol.mol-gli-1). As produções de 1,3-PDO e etanol estiveram relacionadas às bactérias adaptadas às variações de gli-LR e pH do reator ao longo do período operacional. O biofilme aderido às mangueiras (inóculo) teve baixa diversidade, com dominância de Pseudomonas, Lactobacillus e Raoultella. Após 1 ano de alimentação com glicerol, Pseudomonas foram substituídas por bactérias anaeróbias, incluindo gêneros produtores de 1,3-PDO: Lacrimispora e Clostridium (40% das sequências). No reator R_S, operado com aumento progressivo da gli-LR, os rendimentos mais elevados (em média) de 1,3-PDO foram 0,43 mol.mol-gli-1 e 0,62 mol.mol-gli-1, alcançados com gli-LR de 18 e 46 g.L-1.d-1, quando alimentou-se com glicerol puro e bruto, respectivamente. A produtividade máxima de 1,3-PDO (14.7 g.L-1.d-1) foi obtida com glicerol bruto. O biofilme aderido ao silicone (inóculo) teve baixa diversidade, com dominância de Lactobacillus (70,6%) e Klebsiella/Raoultella (23,3%). Após 293 dias de alimentação com glicerol puro, a abundância de Klebsiella/Raoultella diminuiu na biomassa aderida e na suspensão (9,7% e 7,4%, respectivamente). Além disso, o gênero Clostridium e membros da família Ruminococcaceae foram majoritários. Após a alimentação com glicerol bruto, Clostridium foi parcialmente substituído por Eubacterium na suspensão e permaneceu majoritário na biomassa aderida, indicando que as bactérias aderidas ao suporte converteram glicerol em 1,3-PDO. Em ambos os reatores também surgiram gêneros que não consomem glicerol, como: Actinomyces e Eubacterium (em R_T), Anaerobacter e Acetitomaculum (biomassa sedimentada em R_S). Estes sobreviveram às expensas de material de decaimento celular. Os resultados foram muito promissores para uma aplicação em grande escala, inclusive com altas cargas de glicerol bruto. Além dos estudos em reatores contínuos, experimentos em batelada confirmaram as tendências observadas em modo contínuo com respeito à produção de 1,3-PDO e etanol como subprodutoLa fermentación de glicerol por un consorcio bacteriano adherido a soportes de silicona fue analizada en reactores anaeróbicos de flujo ascendente, en dos configuraciones: R_T (filtro anaeróbico) y R_S (flujo de pistón), operados en continuo a diferentes condiciones de pH, HRT y cargas de glicerol (puro y crudo). Se establecieron las condiciones óptimas para obtener 1,3-PDO como producto principal. En el reactor R_T, además de 1,3-PDO (máximo 0,47 mol.mol-gli-1), se produjo etanol, especialmente a pH superior a 8 y carga de glicerol (gli-LR) inferior a 10 gL - 1 .d -1 (máximo 0,20 mol.mol-gli-1). Las producciones de 1,3-PDO y etanol estuvieron relacionadas con la adaptación de las bacterias a las variaciones de gli-LR y pH del reactor durante el período de operación. La diversidad en el biofilm adherido a los soportes (inóculo) fue baja, con dominancia de Pseudomonas, Lactobacillus y Raoultella. Después de 1 año de alimentación con glicerol, Pseudomonas fueron reemplazadas por bacterias anaerobias, incluidos los géneros productores de 1,3-PDO: Lacrimispora y Clostridium (40% de las secuencias). En el reactor R_S, operado con aumento progresivo de gli-LR, los mayores rendimientos (en promedio) de 1,3-PDO fueron 0,43 mol.mol-gli-1 y 0,62 mol.mol-gli-1, alcanzados con gli-LR de 18 y 46 g.L-1.d-1, cuando se alimentó con glicerol puro y crudo, respectivamente. La máxima productividad de 1,3-PDO (14,7 g.L-1.d-1) se obtuvo con glicerol crudo. El biofilm adherido a la silicona (inóculo) tuvo baja diversidad, con dominancia de Lactobacillus (70,6%) y Klebsiella/Raoultella (23,3%). Después de 293 días de alimentación con glicerol puro, la abundancia de Klebsiella/Raoultella disminuyó en la biomasa adherida y en la suspensión (9,7% y 7,4%, respectivamente). Además, el género Clostridium y los miembros de la familia Ruminococcaceae fueron mayoritarios. Después de la alimentación con glicerol crudo, Clostridium fue parcialmente reemplazado por Eubacterium en la suspensión y permaneció mayoritario en la biomasa adherida, lo que indicó que las bacterias adheridas al soporte convirtieron el glicerol en 1,3-PDO. En ambos reactores también surgieron géneros que no consumen glicerol como: Actinomyces y Eubacterium (en R_T), Anaerobacter y Acetomaculum (biomasa sedimentada en R_S). Estos sobrevivieron a expensas del material de descomposición celular. Los resultados fueron muy prometedores para una aplicación a gran escala, incluso con altas cargas de glicerol crudo. Además de los estudios en reactores continuos, experimentos en modo discontinuo confirmaron las tendencias observadas en continuo, con respecto a la producción de 1,3-PDO y etanol como subproductoFlorencio, LourdinhaSanz Martín, José LuisDepartamento de Biología MolecularFacultad de Ciencias20232023-10-06doctoral thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06NAhttp://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10486/712913reponame:Biblos-e Archivo. Repositorio Institucional de la UAMinstname:Universidad Autónoma de MadridPortuguésporembargoed accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_f1cfAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessoai:repositorio.uam.es:10486/7129132026-06-23T12:46:27Z
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