| Congresso Brasileiro de Microbiologia 2023 | Resumo: 213-1 | ||||
Resumo:As Células a Combustível Microbianas (CCMs) utilizam as habilidades catalíticas dos microrganismos, que podem usar uma variedade de substratos, convertendo a energia armazenada nas ligações químicas em corrente elétrica. Neste cenário, o glicerol é um combustível atraente para ser oxidado em CCMs, pois é um subproduto versátil e abundante da indústria de biodiesel, correspondendo a 10% (v v-1) do biodiesel total produzido. Uma possibilidade de agregar valor ao glicerol residual é utilizá-lo em processos biotecnológicos como substrato em processos fermentativos. Alguns microrganismos metabolizam o glicerol, gerando como produtos ácido acético e 1,3-propanodiol (1,3-PDO). O 1,3-PDO têm sido classificado como um dos mais importantes building blocks para reposição de petroquímicos. O papel fisiológico do 1,3-PDO consiste na regeneração de NAD+ a partir de equivalentes redutores gerados na via oxidativa. As espécies mais comuns, naturalmente produtoras de 1,3-PDO, incluem Clostridium, Klebsiella e Citrobacter. Neste trabalho, uma cepa denominada de EL6 foi isolada de um biofilme misto formado sobre um ânodo de uma CCM. Esta cepa foi previamente identificada como Pseudomonas aeruginosa e empregada como biocatalisador em uma nova CCM. A CCM consistia de uma câmara única em forma de L e cátodo de ar. O ânodo era um tecido de carbono de 9 cm-2 conectado a um fio de platina para conexão elétrica. Como cátodo, um tecido de carbono (16 cm-2) enriquecido com platina (40%) foi prensado em uma membrana de trocadora de prótons (Náfion®), criando um sistema de respiração de ar. Para fins de comparação dos produtos formados, foi conduzido um sistema biológico (fermentação) tradicional, isto é, sem circuito elétrico fechado. Nos testes em CCM e em sistema biológico foi utilizado o meio de cultura descrito por Lovley e Philips (1988), contendo 28 mM de glicerol. Ensaios cinéticos nos dois sistemas foram realizados retirando-se amostras em tempos regulares para determinação das concentrações de glicerol e subprodutos, por cromatografia a gás (CG). Em ambos os sistemas EL6 produziu, ácidos acético e ácido butírico, bem como o 1,3-PDO (Figura 1) um produto raramente associado ao metabolismo de espécies de Pseudomonas. O rendimento de 1,3-PDO aumentou de 0,6 no sistema biológico, para 0,8 (mol de 1,3-PDO mol-1 de glicerol) em CCM. Este efeito está, provavelmente, associado à alta resistência externa (2200Ω) empregada no sistema, que dificultava o fluxo de elétrons do ânodo para o cátodo. Consequentemente, os elétrons da oxidação do glicerol podem se acumular no eletrodo de trabalho e direcionar o metabolismo do glicerol para o ramo redutor, resultando no aumento do rendimento do 1,3-PDO através da alteração do potencial intracelular de oxidação-redução (ORP). O perfil fermentativo inesperado do isolado o destaca como um potencial produtor de 1,3-PDO. Além de produtora de um produto de elevado interesse industrial, a EL6 também se mostrou um promissor biocatalisador para geração de bioeletricidade em CCM, sendo obtida uma corrente máxima de 134 mA m-2. Palavras-chave: Pseudomonas aeruginosa, Célula a combustível microbiana, fermentação, glicerol, 1,3-propanodiol Agência de fomento:Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | |||||