Os investimentos em conhecimento e tecnologias que busquem reduzir impactos ambientais e que promovam o desenvolvimento sustentável vêm ganhando especial atenção nos últimos anos. A minimização e reuso de resíduos, o desenvolvimento e a implementação de processos sustentáveis capazes de gerar produtos com valor agregado a partir da conversão de biomassa apresentam-se como importantes oportunidades (ROSA et al, 2011).
É crescente o número de pesquisas que utilizam subprodutos agroindustriais na produção dos biossurfactantes, justificável pelo contexto de processos sustentáveis, uma das prioridades atuais, evitando danos ao meio ambiente e ao mesmo tempo não prejudicando o desenvolvimento econômico, além de reduzir os custos do processo produtivo, já que a fonte de carbono pode ser responsável por até 30 % do valor do produto final (FONTES et al., 2008). Na Tabela 5 está apresentada a utilização de subprodutos oriundos da agroindústria que são utilizados como substratos ricos em fontes de carbono glicídicas e lipídicas na produção de biossurfactantes.
Tabela 5 – Utilização de resíduos e subprodutos agroindustriais como substratos para produção de biossurfactantes por diferentes micro-organismos
Fonte de carbono e indutores (resíduos e subprodutos)
Micro-organismo Referência
Óleo de soja queimado Candida ishwadae THANOMSUB et al., (2004)
n-hexadecano, oleo de soja, resíduo do refino de óleo de
amendoim e milhocina
Candida sp. COIMBRA et al., (2009)
Oleo e cake de amendoim e oleo de motor residual
Bacillus megaterium THAVASI et al., (2008) Água residual de mandioca Bacillus subtilis LB5a NITSCHKE;
PASTORE (2006) Gordura vegetal residual Candida glabrata GUSMÃO et al.,
(2010) Continua
Conclusão
Fonte de carbono e indutores (resíduos e subprodutos)
Micro-organismo Referência
Glicerol residual da indústria de biodiesel
Ustilago maydis LIU et al., (2011)
Bagaço de cana-de-açúcar, Glicerol residual, farelo de milho e óleo de girassol
Pseudomonas aeruginosa
UFPEDA 614
CAMILIOS NETO, (2011)
Casca e farelo de arroz, óleo de soja, óleo diesel
Aspergillus fumigatus CASTIGLIONI et al., (2009)
Hidrolisado hemicelulósico de resíduo de vinhedo
Lactobcillus pentosus VECINO et al., (2015)
Oléo de soja residual Starmerella
bombicola (ATCC 22214)
MADDIKERI et al., (2015) FONTE: Arquivo pessoal
A utilização de resíduos pode diminuir os custos de produção para níveis competitivos em relação aos já produzidos por diversas empresas, ao mesmo tempo, reduzir os problemas ambientais relativos ao descarte e aos custos do tratamento (MERCADE; MANRESA, 1994; MAKKAR; CAMEOTRA, 2002).
Novas propostas de produtos com alto valor agregado, como os biossurfactantes, obtidos de recursos renováveis e de baixo custo apresentam-se promissoras, pois além da potencialidade econômica, a crescente preocupação ambiental leva ao aumento em investimentos na pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias alternativas que busquem por produtos e processos que gerem menos impactos ambientais (gastam menos energia, geram menos poluentes e sejam biodegradáveis), promovendo o desenvolvimento sustentável (BRUMANO; SOLER; SILVA, 2016).
Nesse contexto, o conceito de biorrefinarias vem ganhando importância cada vez maior nos países desenvolvidos e em desenvolvimento, como o Brasil, mobilizando grandes quantias de recursos e esforços públicos e privados voltados para o aproveitamento otimizado da biomassa, para agregar valor a essas cadeias produtivas, além de reduzir seus possíveis impactos ambientais (VAZ Jr, 2012). Dentre os resíduos e subprodutos agroindustriais os lignocelulósicos são destacados, sobretudo pelos programas governamentais para o
desenvolvimento de biocombustíveis, e mais recentemente, para a produção de bio based
products, como biossurfactantes, visando à consolidação das biorrefinarias lignocelulósicas.
2.4.1 Bagaço de cana-de-açúcar e agentes indutores
O agronegócio possui grande importância no processo de desenvolvimento do Brasil e está em acentuado crescimento. O cultivo da cana-de-açúcar merece destaque, uma vez que o Brasil é o maior produtor da cultura, seguido por Índia e China, e também é o maior produtor de açúcar e etanol de cana-de-açúcar, sendo responsável por mais de 50% do açúcar comercializado no mundo. A previsão da safra 2017/2018 é de 647,6 milhões de toneladas de cana-de-açúcar, segundo a Companhia Nacional de Abastecimento (2017).
O bagaço de cana é um dos subprodutos disponíveis em maior quantidade pelas indústrias sucro-alcoleiras. Estima-se que a cada tonelada de cana moída, são gerados 280 kg de bagaço (úmido), correspondendo a cerca de 30% do total da cana moída. Parte desta biomassa (60 a 90%) é utilizada como combustível para geração de energia pela própria indústria, entretanto, o excedente ainda gera problemas ambientais e de estocagem (SUN et al., 2004).
O bagaço de cana-de-açúcar apresenta-se vantajoso por ser um material orgânico abundante, constituído principalmente por celulose, hemicelulose e lignina, os quais juntos perfazem mais de 90% da massa total (MOISER et al., 2005). Estas características fazem com que o bagaço possa ser utilizado como substrato, se o micro-organismo em questão for capaz de produzir enzimas hidrolases capazes de expor os açúcares do bagaço e torna-los disponíveis para a fermentação (CADETE, 2009). Ou ainda pode ser utilizado algum pré-tratamento (químico, físico ou enzimático) de forma a disponibilizar estes açúcares para o micro- organismo (CHANDEL et al., 2014). O bagaço pode também servir de substrato inerte de suporte para o crescimento do micro-organismos na FES (CAMILIOS NETO et al., 2011).
Camilios Neto (2010) otimizou a produção de biossurfactantes utilizando a bactéria
Pseudomonas aeruginosas por FES e observou que a utilização de bagaço de cana-de-açúcar é
apropriada para a produção do biossurfactante do tipo raminolipídeo por proporcionar níveis de produção razoáveis e grande facilidade de extração do tensoativo, além de ser abundante, disponível e de baixo custo. Entretanto em seu trabalho o bagaço foi utilizado como um suporte essencialmente inerte e o autor utilizou como fonte de carbono o glicerol que foi acrescentado ao meio. A utilização de glicerol adicionado ao bagaço de cana-de-açúcar pode apresentar vantagens, pois esse é um indutor da produção de biossurfactante (JARVIS; JOHNSON, 1949), como já foi visto no ítem 2.2.6, participando da rota biossintética destas moléculas. Outra
vantagem de se usar o glicerol é a disponibilidade desse composto, já que é um subproduto da produção do biodiesel. Na reação de transesterificação, que ocorre entre qualquer triglicerídeo (óleos e gorduras animais ou vegetais) e álcool de cadeia curta (metanol ou etanol), o glicerol contido no triglicerídeo é separado e substituído pelo álcool na cadeia. Esse processo gera como produto ésteres (biodiesel) e glicerina (subproduto) (MORITA et al., 2007).
Outros trabalhos também relataram a utilização do glicerol como fonte de carbono para a produção de biossurfactantes por outros micro-organismos, como o fungo filamentoso Ustilago
maydis (LIU et al., 2011), as bactérias Pseudomonas Stutzeri BK-AB12 e Bacillus subtilis
ATCC 6633 (PUTRI et al., 2015; SOUSA et al., 2012) e as levedura Pseudozyma antarctica e
Yarrowia lipolytica (MORITA et al., 2007; FONTES et al., 2012).
A utilização de fontes de carbono apolares adicionadas ao bagaço de cana-de-açúcar, tais como óleos vegetais, também é uma alternativa para induzir e aumentar o rendimento do processo, pois como foi descrito no ítem 2.2.6, a adição de uma fonte de carbono apolar pode levar a um aumento na produção de biossurfactantes. A ação indutora de compostos apolares adicionados ao meio de cultivo está relacionada com a ação dos biossurfactantes como facilitadores do transporte e translocação de substratos insolúveis através das membranas celulares, pois o micro-organismo produtor seria induzido a aumentar a síntese e excreção de biossurfactantes para assimilar estes compostos como fonte de carbono (NITSCHKE; PASTORE, 2002; CAMPOS et al., 2013). Este fato foi confirmado por relatos na literatura em que a adição de óleos vegetais ou resíduos ricos em óleo como fonte de carbono, apresentaram melhores resultados na produção de biossurfactante, agindo como indutores (COSTA et al., 2006; BENINCASA; ACCORSINI, 2008).
3 OBJETIVOS