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Tipo: Dissertação
Título: Imobilização da anidrase carbônica de Sulfurihydrogenibium azorense no suporte a base de sílica SBA-15 com poros expandidos para captura de CO 2
Autor(es): Barboza, José Anderson Lucas
Orientador: Gonçalves, Luciana Rocha Barros
Coorientador: Oliveira, Ravena Casemiro
Palavras-chave em português: Anidrase carbônica;Santa Barbara Amorphous-15 (SBA-15);Biocatálise;Sequestro de carbono
Palavras-chave em inglês: Carbonic anhydrase;Santa Barbara Amorphous-15 (SBA-15);Biocatalysis;Carbon sequestration
Data do documento: 2028
Citação: BARBOZA, José Anderson Lucas. Imobilização da anidrase carbônica de Sulfurihydrogenibium azorense no suporte a base de sílica SBA-15 com poros expandidos para captura de CO 2 . 2026. 102 f. Dissertação (Mestrado) – Curso de Mestrado em Engenharia Química, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumo: O aumento das emissões de dióxido de carbono (CO 2 ), principalmente decorrente do uso de combustíveis fósseis, tem intensificado a busca por tecnologias sustentáveis visando mitigar os efeitos ambientais, como o aquecimento global. Desse modo, os processos biológicos de captura e armazenamento de carbono têm se destacado por possuírem maior seletividade, além de operarem em condições brandas, reduzindo o gasto energético quando comparados aos métodos convencionais, como a absorção química. Portanto, este trabalho teve como intuito avaliar a imobilização da anidrase carbônica, proveniente da expressão heteróloga da cepa ArticExpress (DE3) do microrganismo termófilo Sulfurihydrogenibium azorense, em suporte mesoporoso à base de sílica do tipo SBA-15 (Santa Barbara Amorphous-15) com poros expandidos, visando à obtenção de um biocatalisador com maior estabilidade e eficiência na captura de CO 2 . Para isso, a enzima foi expressa em Escherichia coli, extraída por lise celular e analisada por meio da atividade catalítica e do potencial zeta. O suporte SBA-15 com poros expandidos foi sintetizado por rota hidrotérmica e caracterizado por isotermas de adsorção/dessorção de nitrogênio, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier e ponto de carga zero, confirmando a formação de uma estrutura com poros ordenados. Nesse ínterim, para o biocatalisador obtido por adsorção física (SBA-AC), foram avaliados os efeitos relacionados ao pH, força iônica, carga proteica e tempo de contato durante o processo de imobilização. Ressalta-se que os rendimentos de proteína foram superiores a 90% em praticamente todas as condições estudadas, indicando elevada afinidade do extrato enzimático pelo suporte. A condição de carga de 50 mg de proteína por grama de suporte apresentou o melhor desempenho global, com atividade recuperada superior a 80%. Acresce a isso, que o suporte não apenas promoveu a imobilização, mas também proporcionou uma purificação parcial do extrato enzimático, retendo seletivamente a anidrase carbônica em detrimento das demais proteínas presentes. Além disso, a estabilidade de armazenamento para os biocatalisadores SBA- AC e por modificação química com glutaraldeído (SBA-AC-GA) foi monitorada ao longo de 90 dias, o que demonstrou não apenas a manutenção, mas também um aumento na atividade catalítica durante o período, com um incremento em torno de 25% na atividade relativa para ambos os casos. Logo, os resultados desse trabalho evidenciam que a imobilização da anidrase carbônica em suporte SBA-15 com poros expandidos é uma estratégia promissora para aplicação no cenário de captura de CO 2 , apresentando alto desempenho catalítico e elevada estabilidade de estocagem.
Abstract: The increase in carbon dioxide (CO 2 ) emissions, mainly from the use of fossil fuels, has intensified the search for sustainable technologies aimed at mitigating environmental impacts, such as global warming. In this context, biological carbon capture and storage processes have stood out due to their higher selectivity and operation under mild conditions, reducing energy consumption compared to conventional methods, such as chemical absorption. Therefore, this work aimed to evaluate the immobilization of carbonic anhydrase, derived from the heterologous expression of the ArticExpress (DE3) strain of the thermophilic microorganism Sulfurihydrogenibium azorense, on mesoporous silica SBA-15 (Santa Barbara Amorphous-15) with expanded pores, aiming to obtain a biocatalyst with higher stability and efficiency for CO 2 capture. For this purpose, the enzyme was expressed in Escherichia coli, extracted by cell lysis, and analyzed in terms of catalytic activity and zeta potential. The SBA-15 support with expanded pores was synthesized via a hydrothermal route and characterized by nitrogen adsorption/desorption isotherms, Fourier-transform infrared spectroscopy, and point of zero charge, resulting in the formation of a structure with ordered pores. Meanwhile, for the biocatalyst obtained by physical adsorption (SBA-AC), the effects of pH, ionic strength, protein load, and contact time during immobilization were measured. Protein yields were higher than 90% under almost all conditions, indicating strong affinity of the enzyme extract for the support, and the condition of 50 mg of protein per gram of support showed the best overall performance, with recovered activity above 80%. In addition, the support not only promoted enzyme immobilization but also provided partial purification of the extract, selectively retaining carbonic anhydrase over other proteins present. Furthermore, the storage stability of SBA-AC biocatalysts and those chemically modified with glutaraldehyde (SBA-AC-GA) was monitored over 90 days, showing not only maintenance but also an increase in catalytic activity during this period, with an approximate 25% increment in relative activity for both cases. Therefore, the results of this work demonstrate that the immobilization of carbonic anhydrase on SBA-15 with expanded pores is a promising strategy for CO 2 capture, presenting high catalytic performance and elevated storage stability.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86643
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/0099563283560875
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0003-0012-8971
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/2577657690021566
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/3344416225393896
Tipo de Acesso: Acesso Embargado
Aparece nas coleções:DEQ - Dissertações defendidas na UFC

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2026_dis_jalbarboza.pdf
🔒  Disponível em  2028-06-09
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