Produção de biossurfactantes a partir da glicerina obtida da produção de biodiesel

Sousa, Juliana Rabelo de

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Type:	Dissertação
Title:	Produção de biossurfactantes a partir da glicerina obtida da produção de biodiesel
Title in English:	Production of biosurfactants from glycerin obtained from biodiesel production
Authors:	Sousa, Juliana Rabelo de
Advisor:	Gonçalves, Luciana Rocha Barros
Keywords:	Engenharia química;Glicerina;Ramnolipídeo
Issue Date:	2008
Citation:	SOUSA, J. R. Produção de biossurfactantes a partir da glicerina obtida da produção de biodiesel. 94 f. 2008. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008.
Abstract in Brazilian Portuguese:	O objetivo deste trabalho foi avaliar a glicerina resultante da transesterificação do óleo de mamona como fonte de carbono e nutrientes para P. aeruginosa LAMI. O efeito da concentração de nutrientes e de condições ambientais foi avaliado de acordo com dois planejamentos fatoriais completos sobre o crescimento celular, produção de biossurfactante e propriedades tensoativas do surfactante produzido. A análise estatística dos dados foi realizada pelo software Statistica 6.0. Avaliou-se o efeito da concentração de glicerina e de nitrato de sódio e do tamanho do inóculo, de acordo com um planejamento fatorial 23. Uma análise dos efeitos mostrou que o aumento da concentração de nitrato e a redução da concentração de glicerina favoreceram a produção de biossurfactantes atingindo-se uma concentração máxima de 1,6 g/L de ramnose. A partir deste resultado, realizou-se um planejamento fatorial completo 24 avaliando-se os fatores concentração de nitrato e de fosfato, pH e temperatura. Os resultados mostraram que a redução da razão carbono/nitrogênio (C/N), com um ótimo equivalente a 12, favoreceu a produção de ramnolipídeos por P. aeruginosa LAMI, bem como a redução da concentração de fosfato em pH 7,0 e temperatura de 37 ºC. Nestas condições obteve-se 2,3 g/L de ramnose, atingindo-se coeficientes de rendimento em termos de substrato (YP/S) e de biomassa (YP/X) de 0,103 g/g e 3,13 g/g,respectivamente. A produtividade volumétrica máxima foi 31,94 mg/Lh. A cinética de crescimento celular e produção de biossurfactantes foi avaliada, variando-se a razão C/N de 21 a 86. Os perfis de produção de biomassa e de ramnolipídeos sugeriram uma cinética mista, semiassociada ao crescimento. O biossurfactante obtido de acordo com a melhor condição de cultivo foi capaz de formar emulsões com querosene, óleo de soja, éster metílico e óleo naftênico, com índice de emulsificação de, aproximadamente, 60 %. Uma atividade emulsificante equivalente a 3,25 unidades mostrou que o biossurfactante foi capaz de formar emulsões óleo-água. O biossurfactante foi extraído do meio de cultivo livre de células e submetido a purificação por cromatografia. A cromatografia em camada delgada mostrou a presença de dois produtos majoritários. O espectro de ressonância magnética nuclear H1 apresentou deslocamentos químicos característicos de grupamentos químicos que constituem uma molécula de diramnolipídeo tipo Rha-Rha-C10C10. Entretanto, a elucidação completa da estrutura do ramnolipídeo deve ser complementada por análises espectroscópicas de maior resolução
Abstract:	The aim of this work was analysing the glycerine from castor oil transesterification as a source of carbon and nutrients to P. aeruginosa LAMI. Nutrients concentration and environmental conditions were studied using two complete factorial planning, with cellular growth, biosurfactant production and product surface active properties as response variables. The statistic analysis was done using the software Statistica 6.0. First of all, inoculum size and concentrations of glycerine and NaNO3 were analysed with a 23 factorial planning. The increase in nitrate concentration and a decrease in glycerine concentration favored biosurfactants production, reaching a maximum rhamnose concentration of 1.6 g/L. A complete 24 factorial planning was planned based on these results. Nitrate and phosphate concentrations, pH and temperature were selected factors. Results showed that a decrease in carbon/nitrogen ratio, with an optimum of 12, and phosphate concentration favored rhamnolipid production by P. aeruginosa LAMI at pH 7,0 and 37 ºC. A rhamnose concentration of 2.3 g/l was obtained, with product yields on substrate and biomass of 0.103 and 3.13g/g,respectively. The volumetric productivity was 31.94 mg/L.h. The influence of carbon/nitrogen ration, from 21 to 86, on growth kinetics and biosurfactant production was studied. Biomass and rhamnolipids production behavior suggest a mixed kinetics, semi-associated to growth. The biosurfactant produced using the optimized conditions formed emulsions with kerosene, soybean oil, methyl esters (biodiesel) and naphtenic oil, with emulsification index of about 60%. An emulsification activity of 3.25 units was also obtained, showing that the biosurfactant may be used to forme oil-water emulsions. Finally, the biosurfactant was extracted from a free-cell fermented medium and submited to chromatographic purification. The analytical thin layer chromatography showed the presence of two mainly products. The H1 nuclear magnetic spectra showed characteristic signals of chemical groups that are typical of a dirhamnolipid Rha-Rha-C10C10 molecule. However, a complete explanation of the rhamnolipid structure must be completed by high resolution spectroscopy analysis
URI:	http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15776
Appears in Collections:	DEQ - Dissertações defendidas na UFC

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