Modelagem e produção de biossurfactante produzido por Pseudomonas aeruginosa em meio de cultura contendo resíduos da indústria do petróleo

Abstract

Os ramnolipídeos são biossurfactantes produzidos por bactérias do gênero Pseudomonas, com propriedades de reduzir as tensões superficial e interfacial, além de conseguir emulsificar duas fases insolúveis. Tais bioativos apresentam vantagens aos surfactantes obtidos por via química por serem de mais fácil degradação no ambiente, apresentarem baixa toxicidade e poderem ser produzidos a partir de substratos renováveis. Apesar das diversas vantagens dos biossurfactantes em ralação aos surfactantes de origem química, o uso do primeiro ainda não é muito praticado na indústria petroquímica, principalmente pelos altos custos de produção. Uma alternativa seria a utilização de resíduos industriais como a água produzida do petróleo e a glicerina bruta, ambos rejeitos da indústria petroquímica, o que não só baratearia os custos de produção, como se daria uma destinação ao resíduo, além de agregar valor a estes. Sendo assim, o objetivo do trabalho foi produzir ramnolipídeo utilizando água produzida e glicerina bruta como substratos, viabilizando e otimizando o processo de produção deste bioativo. Para tal, se testou a água produzida de forma bruta e diluída, avaliou-se a influência da salinidade na produção de ramnolipídeo e por fim, otimizou-se o meio de produção em relação à fonte de nitrogênio (onde as fontes NaNO3 e extrato de levedura foram testadas em concentrações variadas) e à fonte de carbono (testando diversas concentrações de glicerina bruta). Como resultados, observou-se uma certa influência negativa da água produzida sobre a produção de ramnolipídeo, problema que pôde ser contornado com um pré-tratamento do resíduo. A salinidade também se mostrou influenciar negativamente na produção de ramnolipídeo, onde esta influência foi verificada logo a partir da concentração de 2% (p/v) de NaCl. Na avaliação das fontes de nitrogênio, não se verificou diferenças significativas entre as melhores concentrações de NaNO3 e o extrato de levedura, porém, se tratando das propriedades físico-químicas da molécula como tensão superficial e interfacial, o extrato de levedura mostrou-se como sendo a melhor opção, nos moldes do presente estudo. Quanto à fonte de carbono, a concentração de 25 ml/l de glicerina bruta propiciou produções de 9,33 G/L de ramnolipídeo, resultados bastente satisfatórios em comparação à literatura. A caracterização da molécula por FT-IR e espectrometria de massas apresentou fortes semelhanças em relação às moléculas produzidas na literatura. Sendo assim, o emprego da dos resíduos petroquímicos água produzida e da glicerina bruta na produção de ramnolipídeo nas condições estudadas se mostrou uma forma satisfatória à utilização desses resíduos.

Ramnolipids are biosurfactants produced by Pseudomonas genus, with surface and interfacial tension reduction properties, besides being able to emulsify two insoluble phases. This bioactives present advantages to chemically way surfactants because they are more easily degraded in the environment, have low toxicity and can be produced from renewable substrates. Despite the many advantages of biosurfactants over chemical surfactants, its use is not yet widely practiced in the petrochemical industry, especially due to its high production costs. An alternative would be the industrial waste use such as produced water and crude glycerin, both waste from the petrochemical industry, which would not only lower production costs, but would also give the waste a destination and add value to them. Thus, the aim of this work was to produce ramnolipid using produced water and crude glycerin as substrates, enabling and optimizing the production process of this bioactive. For this purpose, the crude and diluted water was tested, the influence of salinity on ramnolipid production was evaluated and finally, the production medium was optimized in relation to the nitrogen source (where NaNO3 sources and nitrogen extract yeast were tested at varying concentrations) and carbon source (testing various concentrations of crude glycerin). As a result, a certain negative influence of the produced water on ramnolipid production was observed, a problem that could be circumvented with a residue pre-treatment. Salinity was also negatively influenced in ramnolipid production, where this influence was verified from the 2% (w / v) NaCl concentration. In the nitrogen sources evaluation, there were no significant differences between the best NaNO3 concentrations and the yeast extract. However, considering the molecule physicochemical properties as surface and interfacial tension, the yeast extract was found to be the best option, along the lines of this study. Regarding the carbon source, the concentration of 25 ml / L crude glycerin provided yields of 9.33 g / L ramnolipid, very satisfactory results compared to the literature. The characterization of the molecule by FT-IR and mass spectrometry showed strong similarities in relation to the molecules produced in the literature. Thus, the use of petrochemical residues produced water and crude glycerin in ramnolipid production under the studied conditions proved to be a satisfactory way to use these residues.