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Tese

Estratégias para o aumento da obtenção de 1,3-propanodiol por Pseudomonas sp. a partir de glicerol: eletrofermentação e modificação genética (2024)

  • Authors:
  • Autor USP: NARCIZO, JULIA PEREIRA - FFCLRP
  • Unidade: FFCLRP
  • Sigla do Departamento: 593
  • DOI: 10.11606/D.59.2024.tde-18122024-172000
  • Subjects: PSEUDOMONAS; CÉLULAS A COMBUSTÍVEL; GLICERÍDEOS
  • Keywords: 1,3-propanediol; 1,3-propanodiol; Pseudomonas; Bioelectrochemical systems; Célula a combustível microbiana; Electrofermentation; Eletrofermentação; Glicerol; Glycerol; Microbial fuel cell; Sistemas bioeletroquímicos
  • Agências de fomento:
  • Language: Português
  • Abstract: A crescente demanda por combustíveis renováveis tem impulsionado o desenvolvimento de biorrefinarias integradas. Neste trabalho foram abordadas biorrefinarias na cadeia produtiva do biodiesel, na qual o glicerol é o principal subproduto. O glicerol destaca-se como um substrato para a biossíntese de 1,3-propanodiol (1,3-PDO). O 1,3-PDO, um monômero para fabricação de um dos polímeros mais requisitados industrialmente, o politrimetileno tereftalato (PTT), pode ser obtido através do metabolismo do glicerol por bactérias. Esta pesquisa explora duas abordagens para a obtenção de 1,3-PDO a partir de glicerol, os Sistemas Bioeletroquímicos (BESs) e a modificação genética. BESs foram empregados como tecnologias para a conversão do glicerol em 1,3-PDO, utilizando como biocatalisador Pseudomonas aeruginosa EL14, isolada de um biofilme de Célula a Combustível Microbiana (CCM). A eficiência dessa linhagem como biocatalisador foi investigada tanto em BES no modo CCM quanto em Eletrofermentação (EF). Inicialmente, a atividade eletroquímica do isolado foi estudada em CCM, o que proporcionou uma base para sua aplicação subsequente em EF. Na etapa de CCM, foi possível obter energia a partir do glicerol, além de 1,3-PDO, quando uma resistência externa de 2,2 kΩ foi aplicada ao sistema. Na EF, o processo foi conduzido sob a aplicação de potencial constante, variando em uma faixa de - 0,3 a 0,6 V, com o objetivo de identificar a condição mais favorável à produçãode 1,3-PDO por P. aeruginosa EL14. O potencial de 0,4 V foi determinado como o mais adequado. As análises eletroquímicas revelaram o impacto dos potenciais aplicados no metabolismo do isolado, destacando a vantagem desse sistema em relação à fermentação tradicional (FE). Em todos os potenciais testados, a EF resultou em aumentos significativos nas concentrações, rendimentos e produtividades de 1,3-PDO, alcançando até 99,49 ± 0,57 mmol L-1, 0,78 ± 0,01 mol de 1,3-PDO por mol de glicerol e 15,70 ± 0,25 mmol L-1 h-1 na condição de 0,4 V. Esses valores foram superiores aos obtidos na FE, que apresentou 49,6 ± 1,4 mmol L-1 de 1,3-PDO, 0,41 ± 0,02 mol de 1,3-PDO por mol de glicerol e 8,05 ± 0,27 mmol L-1 h-1. Além disso, a pesquisa abordou a modificação genética de Pseudomonas putida KT2440 com o objetivo de conferir à linhagem a capacidade de produzir 1,3-PDO heterologamente. Apesar dos esforços de clonagem dos genes dhaB de Clostridium pasteurianum e dhaT de P. aeruginosa EL14, a modificação genética não foi suficiente para tornar P. putida KT2440 em um produtor de 1,3-PDO. Esse resultado, indica a necessidade de estratégias mais robustas para a modificação dessa linhagem para formação de 1,3-PDO. Este estudo contribui para o avanço do conhecimento sobre a aplicação dos BESs na biotransformação do glicerol em 1,3-PDO, ao mesmo tempo em que explora as limitações e potencialidades da modificação genética para a otimização de processos biotecnológicos
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 13.11.2024
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI

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    Status:
    Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
    Versão do Documento:
    Versão publicada (Published version)
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    How to cite
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    • ABNT

      NARCIZO, Julia Pereira. Estratégias para o aumento da obtenção de 1,3-propanodiol por Pseudomonas sp. a partir de glicerol: eletrofermentação e modificação genética. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2024. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-18122024-172000/. Acesso em: 07 abr. 2026.

    • APA

      Narcizo, J. P. (2024). Estratégias para o aumento da obtenção de 1,3-propanodiol por Pseudomonas sp. a partir de glicerol: eletrofermentação e modificação genética (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-18122024-172000/

    • NLM

      Narcizo JP. Estratégias para o aumento da obtenção de 1,3-propanodiol por Pseudomonas sp. a partir de glicerol: eletrofermentação e modificação genética [Internet]. 2024 ;[citado 2026 abr. 07 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-18122024-172000/

    • Vancouver

      Narcizo JP. Estratégias para o aumento da obtenção de 1,3-propanodiol por Pseudomonas sp. a partir de glicerol: eletrofermentação e modificação genética [Internet]. 2024 ;[citado 2026 abr. 07 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-18122024-172000/

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