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Acesso aberto (Open Access)
Pré-tratamento enzimático de efluentes com elevado teor de gordura empregando células íntegras lipolíticas
(Universidade Federal de Alfenas, 2018-02-23) Alves, Alex Marquiti; Andrade, Grazielle Santos Silva; Okada, Dagoberto Yukio; Sancinetti, Giselle Patrícia
Efluentes da indústria de laticínios apresentam elevados teores de lipídeos, sendo muitas vezes lançados em cursos d’água sem tratamento prévio. Devido à baixa solubilidade em água e solidificação em temperatura ambiente, os lipídeos podem causar muitos problemas a biodigestão anaeróbia, reduzindo o potencial de biodegradabilidade do efluente. Como alternativa, a tecnologia enzimática tem sido utilizada para o desenvolvimento de produtos e processos menos agressivos ambientalmente. Porém, fatores associados ao alto custo de obtenção das enzimas, relacionados as onerosas etapas de extração e purificação, inviabilizam a sua aplicação em escala industrial. Neste contexto, células íntegras do fungo filamentoso Penicillium citrinum URM 4216 foram produzidas e utilizadas na hidrólise enzimática de efluente contendo elevadas concentrações de lipídeos, facilitando a posterior aplicação do tratamento anaeróbio do efluente. As células íntegras foram cultivadas em meio de cultura contendo por litro: fonte de carbono (30 g), fonte de nitrogênio (70 g), NaNO3 (1 g), KH2PO4 (1 g) e MgSO4.7H2O (0,5 g) em erlenmeyers sob agitação orbital, por um período de incubação de 96h. A atividade da lipase foi medida tanto na biomassa seca (lipase ligada ao micélio) como no filtrado (lipase extracelular). A produção de lipase ligada ao micélio foi maximizada quanto aos parâmetros físico-químicos, óleos de carbono (azeite, soja, canola e girassol) e nitrogênio (peptona de soja, peptona bacteriológica e extrato de levedura), pH inicial do meio (5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5 e 8,0), temperatura de fermentação (30 e 40 ° C) e quantidade de inóculo (105; 106; 107; 108 esporos), a fim de determinar as melhores condições do cultivo celular. O óleo de oliva e a peptona de soja foram as melhores fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, e o ajuste do meio de cultura a pH 7,0 e 30 ° C de temperatura de incubação com quantidade de inóculo de 107 esporos melhoraram a atividade da lipase ligada ao micélio. Sob as condições otimizadas, as células íntegras foram preparadas e apresentaram uma atividade lipolítica de 240 ± 18 U/g contra apenas 15,2 ± 1,4 U/g do filtrado, indicando a retenção de lipase no micélio. O desempenho de células íntegras foi avaliado em hidrólise de águas residuais, apresentando resultados promissores. A taxa de produção de ácidos graxos apresentou um incremento de 12 vezes aos valores obtidos para o mesmo efluente sem tratamento enzimático, em 6h de reação. Também foram realizados testes de hidrólise enzimática dos despejos industriais, utilizando enzimas livres e imobilizadas, os quais o emprego de células livres em meio reacional pH 8,0 se sobressaíram frente as demais condições, apresentando um percentual de hidrólise enzimática em torno de 92,50,4 %, para um tempo máximo de 48h de reação. Para a realização do teste de atividade metanogênica específica, foi verificado o emprego simultâneo de células íntegras lipolíticas, inóculo e efluente (condição 1), efluente pré-hidrolisado e inóculo (condição 2), e a biodigestão anaeróbia do efluente industrial e inóculo (condição 3/controle), por um período máximo de 72h. Os ensaios foram avaliados pelo modelo de Gompertz modificado, indicando um menor tempo de fase lag mediante o emprego de células íntegras lipolíticas (condição 2). Não foram alcançadas remoções significativas de DQO do efluente quando comparadas aos resultados obtidos para o processo de biodigestão anaeróbia do efluente bruto mais inóculo. A taxa máxima de produção de metano foi alcançada em menor tempo para os ensaios que envolvem o tratamento híbrido de efluentes com alto teor de gorduras. Os resultados demonstraram o potencial de aplicação, ainda pouco explorado, do pré-tratamento enzimático como parte integrante do tratamento biológico de efluentes que contem elevados teores de lipídeos.