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Tipo: Dissertação
Título: Produção de bio-hidrogênio por co-cultura de Enterobacter cloacae e Rhodopseudomonas palustris utilizando lactose do soro de leite como fonte de carbono
Autor(es): Nascimento, Larissa Xavier do
Orientador: Rocha, Maria Valderez Ponte
Palavras-chave em português: Hidrogênio;Fotofermentação;Co-cultura;Lactose;Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.)
Palavras-chave em inglês: Hydrogen;Photofermentation;Co-culture;Lactose;Recycling (Waste, etc.)
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Data do documento: 2025
Citação: NASCIMENTO, Larissa Xavier do. Produção de bio- hidrogênio por co-cultura de Enterobacter cloacae e Rhodopseudomonas palustris utilizando lactose do soro de leite como fonte de carbono. 2024. 95 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: A produção de hidrogênio (H 2 ) pela via biotecnológica pode ocorrer por fermentação microbiana através da conversão de resíduos orgânicos em bio-hidrogênio (BioH 2 ). Essa abordagem possui um excelente desempenho sustentável e visa contribuir para o estabelecimento do H 2 na matriz energética. A produção de BioH 2 pode ser realizada através de culturas puras de bactérias quimiotróficas ou fotossintéticas ou ainda por co-culturas, que visam maximizar o rendimento de H 2 em um bioprocesso de estágio único. Para esta finalidade, podem ser utilizados como substratos inúmeros resíduos orgânicos, dentre eles o soro de leite, um relevante resíduo da agroindústria. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de BioH 2 por culturas puras das bactérias Enterobacter cloacae e Rhodopseudomonas palustris e por co- culturas dos dois microrganismos, utilizando concentrações de 9, 18, 35 ou 50 g/L de lactose, proveniente do soro de leite como fonte de carbono, a 32 ºC e agitação de 100 rpm, na presença de luz (2000 lux). No bioprocesso usando a bactéria E. cloacae obteve–se uma produção de 60,1 ± 9,1 mmol/L e rendimento de 1,8 ± 0,2 mol de H 2 /mol de lactose consumida, quando se utilizou 35 g/L de lactose no meio fermentativo. Com relação à produção de H 2 pelo microrganismo R. palustris, foram gerados 3,5 ± 0,7 mmol de H 2 /L com um rendimento de 0,3 ± 0,1 mol de H 2 /mol de lactose consumida. Nas co-culturas com 9 g/L de lactose, a suplementação de FeSO 4 com 60 µmol/L não provocou impacto estatisticamente significativo na produção de H 2 , gerando uma produção máxima de 10,3 ± 0,8 mmol/L. O maior rendimento entre as co- culturas foi observado no bioprocesso com a co-cultura, usando 35 g/L de lactose sem suplementação, o qual produziu 58,9 ± 10,4 mmol de H 2 / L e rendimento de 2,5 ± 0,3 mol de H 2 /mol de lactose consumida. Uma avaliação pelo método de contagem de viáveis permitiu confirmar a capacidade da E. cloacae de crescer tanto na presença como na ausência de luz. Além da produção de H 2 , outros subprodutos de valor agregado foram gerados nos bioprocessos com co-cultura, como etanol (2,6 ± 0,4 g/L), ácido lático (2,2 ± 0,1 g/L) e 2,3-butanodiol (1,5 ± 0,2 g/L). Com base nos resultados, foi possível certificar a capacidade da rota biotecnológica para produção de BioH 2 , tanto em culturas puras, como em co-culturas. O soro de leite demonstrou potencial como substrato para geração de H 2 , sendo uma rota vantajosa para o aproveitamento desse resíduo agroindustrial.  Esse processo está, portanto, alinhado com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável das Organizações das Nações Unidas (ONU), que visam ações contra a mudança do clima e o desenvolvimento de cidades sustentáveis.
Abstract: Hydrogen (H 2 ) production through biotechnology pathway can be achieved through microbial fermentation by converting organic waste into biohydrogen (BioH 2 ). This approach has excellent sustainable performance and aims to contribute to establish of this biofuel in the energy matrix. This conversion can be performed using pure cultures of fermentative or photosynthetic bacteria, or through co-culture, which aims to maximize H 2 yield in a simple, single-stage bioprocess. For this purpose, numerous organic wastes can be used as substrates, including cheese whey, an important agroindustrial residue. Therefore, the objective of this study was to evaluate the production of BioH 2 , using pure cultures of the bacteria Enterobacter cloacae and Rhodopseudomonas palustris and a co-culture of both microorganisms. The experiments were conducted with lactose concentrations of 9, 18, 35, or 50 g/L, derived from cheese whey as the carbon source, at 32 °C, 100 rpm agitation, and light exposure (2000 lux). In the bioprocess using E. cloacae, the highest H₂ production was 60.1 ± 9.1 mmol/L, with a yield of 1.8 ± 0.2 mol H₂/mol lactose consumed, observed at 35 g/L of lactose. Regarding R. palustris, H₂ production reached 3.5 ± 0.7 mmol/L, with a yield of 0.3 ± 0.1 mol H₂/mol lactose consumed. In co-cultures with 9 g/L lactose, supplementation of FeSO 4 with 60 µmol/L did not result in a statistically significant impact on H₂ production, yielding a maximum of 10.3 ± 0.8 mmol/L. The highest yield among co-cultures was observed in the bioprocess using 35 g/L lactose without supplementation, producing 58.9 ± 10.4 mmol H₂/L and a yield of 2.5 ± 0.3 mol H₂/mol lactose consumed. A total viable count analysis confirmed the ability of E. cloacae to grow both in the presence and absence of light. In addition to H₂ production, other value-added byproducts were generated in the co-culture bioprocesses, including ethanol (2.6 ± 0.4 g/L), lactic acid (2.2 ± 0.1 g/L), and 2,3- butanediol (1.5 ± 0.2 g/L). The results confirm the potential of the biotechnological route for BioH₂ production using both pure cultures and co-cultures. Cheese whey demonstrated significant potential as a substrate for H₂ generation, representing a promising approach for the valorization of this agroindustrial byproduct. This process aligns with the United Nations (UN) Sustainable Development Goals (SDGs), promoting actions against climate change and fostering sustainable urban development.
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/83432
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0000-2393-6192
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/5494390259827627
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0001-6238-7552
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/0639546287060338
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEQ - Dissertações defendidas na UFC

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