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Projeto: MICODEGRADAÇÃO DE EFLUENTES AGROINDUSTRIAIS E TÊXTEIS VIA BIOCATÁLISE E ABORDAGEM ECOTOXICOLÓGICA

Coordenador(a):

LUIZ FERNANDO ROMANHOLO FERREIRA

Vigência:

01/03/2022 a 31/07/2025

Situação:

Ativo

Programa/Curso:

Ciências Genômicas e Biotecnologia - Stricto Sensu

Escola:

{nme_escola}

Agência:

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Edital:

CNPq Nº04/2021 - Bolsas de Produtividade em Pesquisa - PQ

Chamada

Chamada Única

Resumo:
A biocatálise desempenha um papel relevante no desenvolvimento de muitas indústrias, como por exemplo de alimentos, energia e química fina, visto que, essa alternativa verde permite substituir processos tradicionais por meio da utilização de enzimas em reações catalíticas e aplicar na biodegradação de diversos contaminantes orgânicos e emergentes presentes em efluentes agroindustriais e industriais diversos.
Neste âmbito, técnicas de biodegradação que fazem uso de microrganismos, como os fungos produtores de enzimas extracelulares degradadoras de lignina, têm se mostrado promissoras para remoção de compostos xenobióticos e recalcitrantes, como os corantes sintéticos, bem como efluentes agroindustriais que são produzidos em grande quantidade e tem potencial poluidor quando atinge corpos hídricos. Sua eficiência para remoção de efluentes pigmentados está associada a produção de enzimas ligninolíticas extracelulares inespecíficas, como a lacase (Lac, E.C. 1.10.3.2) e a manganês peroxidase (MnP, E.C. 1.11.1.13), que são capazes de atuar no processo de clivagem do centro cromóforo do corante e promover a descoloração do mesmo, bem como de degradar moléculas recalcitrantes diversas presentes em efluentes agroindustriais.
Devido ao alto potencial catalítico e sua inespecificidade, as enzimas modificadoras de lignina (EML) produzidas pelos fungos basidiomicetos da podridão branca aparecem como um dos principais biocatalisadores, cuja finalidade é oxidar diretamente uma variedade de poluentes orgânicos e emergentes. No entanto, a sua produção pode ser aumentada de forma considerável através do uso de efluentes agroindustriais, que por sua vez apresentam potencial poluidor quando atinge corpos hídricos devido à grande concentração de matéria orgânica e de moléculas recalcitrantes diversas. A partir disso, os efluentes agroindustriais vinhaça e pulp wash, que são oriundos do processo de produção sucroenergético de álcool e da polpa lavada de laranja sob alta pressão, respectivamente, surgem como potencial substratos de crescimento, considerados promissores em processos fermentativos, com o diferencial que possui baixo custo e propriedades nutricionais que induzem a produção dessas enzimas e por conseguinte induzem o processo de micodegradação de moléculas diversas com potencial tóxico, reduzindo a carga orgânica de efluentes complexos. Ademais, essas enzimas oxidoredutases (Lac e MnP) podem passar pelo processo downstream para que sejam purificadas por extração líquido- líquido utilizando sistemas aquosos bifásicos (SAB) e desta forma facilitar o processo de degradação do compostos orgânicos diversos e poluentes, a fim de aumentar a eficiência e aplicação de EML fúngicas sobre diversos tipos de contaminantes. Nesse caso, os contaminantes emergentes (CE) se destacam, uma vez que são classificados como um dos mais poluentes entre as diferentes atividades humanas. Dessa forma, a aplicação das reações enzimáticas por processos biotecnológicos tem atraído cada vez mais o interesse das biorefinarias, uma vez que podem maximizar a produção eficiente e sustentável de bioprodutos, assim como de gerar menos resíduos ao ambiente, biodegradando e detoxificando os mesmos. Entre os diferentes contaminantes emergentes, os provenientes de efluentes da indústria têxtil se destacam, uma vez que são classificados como um dos mais poluentes entre as diferentes atividades humanas. Dentre os efluentes têxteis produzidos por esse setor, encontram-se os corantes do tipo azo, em especial o reativo preto 5 (RP-5), que são caracterizados pela sua elevada coloração, presença de aromáticos, metais e cloretos, além da alta solubilidade e baixa degrabilidade. Por esta razão, os processos de purificação têm ganhado amplo reconhecimento como alternativa promissora em processos bioquímicos, com o diferencial de que esses podem eliminar ou diminuir o quantitativo de impurezas que poderiam inibir a enzima, e consequentemente, permitir a obtenção de produtos biodegradáveis, além de atender as necessidades de uma aplicação específica como sistema biocatalítico para o tratamento de efluentes diversos e que apresentam caráter tóxico.
Estas enzimas são consideradas catalisadores biológicos biodegradáveis extremamente eficientes, que possuem alta seletividade e capacidade de operar em condições amenas de temperatura pressão e pH, permitindo a viabilidade operacional em biorefinarias (TORRES et al., 2017). A utilização das enzimas ligninolíticas fúngicas em corantes biodegradáveis exige uma busca por microrganismos com características especificas capazes de produzir uma grande quantidade de enzimas. Este entrave instiga o desenvolvimento de pesquisas que desenvolvam novas estratégias de cultivo e produção. Dentre os microrganismos utilizados para produzir estas enzimas, destaca-se o fungo basidiomiceto Pleurotus sajor-caju, o qual vem apresentando potencial para aplicação no tratamento de efluentes diversos, tais como os corantes verde brilhante, azul ácido e vermelho reativo (ZACCARIA et al., 2019) azo Congo Red (YEHIA; RODRIGUEZ-COUTO, 2017), pulp wash (CRUZ et al., 2020) e vinhaça (ARAGÃO et al., 2019), onde as enzimas Lac e MnP foram apontadas como principais agentes responsáveis pela degradação destes poluentes.
De modo geral, a presente proposta pretende atender este nicho do mercado biotecnológico ambiental da “química verde” por rota enzimática, a partir da produção otimizada das EML pelo fungo Pleurotus sajor-caju caju por meio de processos fermentativos e consequente biorremediação de efluentes agroindustriais vinhaça e pulp-wash, bem como analisar a produção de EML (Lac e MnP), e sua purificação pelos SAB para posterior degradação de contaminantes emergentes tais como o reativo preto 5. Ademais, será verificada a avaliação ecotoxicológica desses poluentes. No âmbito do desenvolvimento científico- tecnológico, os resultados obtidos serão publicados em artigos científicos e geração de produtos e processos biotecnológicos inovadores.

Equipe:

1 - LUIZ FERNANDO ROMANHOLO FERREIRA - Pesquisador Interno

Orçamento Aprovado:

Bolsas	R$ 127.800,00
Valor Total	R$ 127.800,00

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