UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro Ladebio

LADEBIO

Laboratórios de Desenvolvimento de
Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ

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Linhas de Pesquisa

Biotecnologia de Materiais Lignocelulósicos

O tema Biotecnologia de Materiais Lignocelulósicos tem centralizado esforços atendendo a demanda sócio-econômica frente à problemática da exploração e uso de combustíveis fósseis, associada à busca de soluções para o aproveitamento de abundantes resíduos de origem agrícola e agro-industrial.

São temas de estudo: o desenvolvimento de processos visando à produção de bioetanol, xilitol, enzimas (celulases, xilanases), antibióticos, bioinseticidas, biossurfactantes, ácidos orgânicos, aromas e fragrâncias.

Neste contexto, estudos envolvendo a seleção e melhoramento de linhagens produtoras, conhecimento de sua morfologia e de suas funções fisiológicas, otimização das condições de cultivo, incluindo meio e formas de condução do bioprocesso, estudos cinéticos, caracterização de bioprodutos, assim como a operação e a avaliação do desempenho de biorreatores são abordagens comumente empregadas nesses trabalhos de pesquisa.

Devido à sua natureza tecnológica, em todos os trabalhos estabelecem-se compromissos com altas conversões e elevadas taxas de transformação, a fim de tornar os processos em desenvolvimento atrativos sob o ponto de vista industrial.

Tecnologia de Produção de Antibióticos

Os antibióticos constituem um dos produtos biotecnológicos imprescindíveis em nossa Sociedade, não somente utilizados na medicina humana ou veterinária, mas também na agricultura, na conservação de alimentos, no controle de processos fermentativos e como ferramenta básica nas áreas da Biologia molecular, Bioquímica, Genética, Microbiologia e Farmacologia.

Os trabalhos de pesquisa visam o desenvolvimento de processos produtivos para a produção de substâncias bioativas, particularmente as pertencentes a dois grupos:

Os estudos visam o desenvolvimento de processos de produção em biorreatores, onde são avaliadas a otimização das condições de cultivo, incluíndo estudos cinéticos, o suprimento e o consumo de oxigênio e a reologia do meio de fermentação, de fundamental importância, principalmente, quando se pretende ampliar a escala de produção.

Biotecnologia Ambiental

Por conta da prospecção, manipulação e transporte, derramamentos acidentais de petróleo e seus derivados são previstos e necessitam de ações coordenadas que empreguem tecnologias ambientais eficientes e limpas em sua resolução.

Esta linha de pesquisa abrange dois projetos: um que se relaciona ao desenvolvimento de tecnologia para o biotratamento de resíduos oleosos da indústria do petróleo e outro que está ligado ao desenvolvimento de tecnologias para produção de biossurfactantes, com emprego na área ambiental.

Face às limitações existentes quanto à utilização de técnicas tradicionais para o tratamento físico-químico ou biológico de borras oleosas geradas por refinarias em todo o mundo, a presente linha visa estudar a viabilidade de realização de processo de tratamento deste tipo de resíduo em biorreator do tipo STR, e propor, a partir daí, a adoção de uma tecnologia alternativa, para contornar a questão do acúmulo de borras não recicláveis nas unidades de refino da indústria do petróleo.

A aplicação de biossurfactantes na indústria do petróleo vem ao encontro da dimensão e abragência das atividades deste setor no mundo e, em particular, em nosso país.

Este projeto tem como objetivo principal o estabelecimento de base teórica e tecnológica, visando o desenvolvimento de processos e/ou produtos biotecnológicos para aplicação na indústria do petróleo e, que resultem em benefícios para o meio ambiente.

Agregação em Células Microbianas

A capacidade das células microbianas de se agregarem para formar flocos, seguida de rápida sedimentação, tem sido fortemente incluída entre os critérios para seleção de leveduras na produção de etanol (combustível ou potável).

O interesse na floculação é decorrente de duas principais vantagens que esta importante propriedade microbiana oferece à operação de bioprocessos em escala industrial:

O candidato tem contribuído em seus trabalhos de pesquisa para a elucidação dos fatores envolvidos na formação de flocos microbianos (leveduras e bactérias). Destes estudos, constata-se que proteínas de parede celular (estruturais) específicas são as principais moléculas envolvidas na formação de agregados em células de levedura. Seus resultados são corroborados pela literatura, na qual relata-se a presença de específicos polipeptídeos de parede celular em outras espécies de leveduras.

Adicionalmente, os fatores ambientais têm sido investigados à luz dos conceitos de eletroquímica aplicados ao meio em que as células estão suspensas. A aplicação do fenômeno, com vistas à produção contínua de etanol a partir de xilose, foi também investigada, tendo sido decuplicada a produtividade volumétrica, quando comparada àquela resultante do sistema contínuo sem reciclo celular.

No que concerne à floculação em células bacterianas, verifica-se que as moléculas envolvidas na formação de agregados são de natureza diferente daquelas que participam na floculação em células de leveduras. No caso de Zymomonas mobilis, constatou-se a presença de uma capa extracelular, composta fundamentalmente por frutose.

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