No presente trabalho buscaram-se formas adequadas de produzir micélio de Ceriporiopsis subvermispora em culturas submersas, com o objetivo de preparar inóculo destinado ao processo de biopolpação. A obtenção de inóculo pode ser considerada uma etapa chave na biopolpação, visto que atualmente não existem processos industriais estabelecidos para a produção de micélio de basidiomicetos em quantidades compatíveis com a demanda prevista no processo. Mesmo uma planta industrial pequena de biopolpação (200 ton de polpa/dia) pode demandar cerca de 1 kg de micélio seco/dia, considerando-se as cargas de inoculação de 5 g de micélio seco/ton de madeira tratada. Desta forma, o sucesso desse processo pode depender de um baixo custo da produção dos inóculos fúngicos em larga escala. Os experimentos realizados consistiram inicialmente no crescimento do fungo em Erlenmeyers de 250 mL contendo 20 mL de meio líquido. Numa segunda etapa, os experimentos foram conduzidos em biorreatores de 1,5 L (Bioflo-NewBrunswick) e por último em um biorreator de 14 L. No último caso, o biorreator em questão foi especialmente desenhado e construído com o intuito de minimizar efeitos de cisalhamento da hifa durante o cultivo, mantendo ainda níveis adequados de aeração. Em Erlenmeyer foram feitos cultivos utilizando meio composto por 2,4% de extrato de batata e 0,7% de extrato de levedura (DB-EL), além de um meio potencialmente de menor custo que era composto por 2,0% de sacarose e 3,2% de milhocina (SM). A biomassa total obtida nos cultivos com meio SM foi compatível com aquela obtida no meio DB-EL. Os cultivos subsequentes realizados em biorreator utilizaram então o meio SM. O maior nível de biomassa fúngica obtida nos cultivos com biorreator agitado por pás (1,5 L) foi de 7,0 g/L, após 12 dias de crescimento. As maiores produtividades foram observadas a partir do 7o dia de cultivo, atingindo 0,93 g/L.dia quando a biomassa total era de 6,5 g/L. No biorreator de 14 L foram realizados 3 cultivos em condições diferenciadas (denominados de A, B e C). No cultivo A não houve intervenção em relação à correção de pH ou nível de nutrientes disponíveis ao longo de 14 dias. No cultivo B foi realizado o controle do pH a fim de mantê-lo entre 4,0 e 5,0. No cultivo C foi realizada a adição de sacarose correspondente a uma reposição de 5 g/L após 5 dias de crescimento. Os cultivos foram monitorados quanto à biomassa produzida, o pH, o teor de açúcar residual e o nível de O2 dissolvido. De forma geral, o acúmulo de biomassa sempre foi seguido pelo consumo de açúcares, pela diminuição nos níveis de O2 dissolvido e pela tendência de elevação do pH. A maior quantidade de biomassa foi obtida no cultivo C (14,1 g/L), correspondendo a uma produtividade de 1,72 g/L.dia. O surgimento de clamidósporos foi verificado em todos os tipos de cultivo, sendo que no cultivo C (em biorreator de 14 L) foi observada a menor quantidade de clamidósporos. Isso sugeriu que nessa situação houve melhores condições de crescimento para o fungo e menor estresse nutricional ou induzido por cisalhamento. A viabilidade dos inóculos preparados para a efetiva colonização da madeira foi testada e indicou que o inóculo produzido no biorreator de 14 L, tanto micélio como clamidósporos, foi efetivo para colonizar Eucalyptus grandis. / The present work evaluated suitable systems for producing Ceriporiopsis subvermispora mycelium in submerged cultures. Mycellium produced was used in subsequent inoculation of wood chips in biopulping processes. The development of appropriated technologies for producing large amounts of inoculum may be a key step in biopulping, since currently there are no established processes designed to produce basidiomycetes mycelium to supply biopulping demands. Even a small biopulping plant (200 ton pulp / day) may require about 1 kg of dry mycelium/day, taking into account inoculation of 5 g of dry mycelium/ton of wood to be biotreated. Thus, the success of this process may depend on the low cost of large scale fungal inoculum production. The experiments were conducted initially in 250 mL Erlenmeyer flasks containing 20 mL of liquid medium. In a second step, the experiments were conducted in bioreactors of 1.5 L (Bioflo-NewBrunswick) and finally in a bioreactor of 14 L. In the latter case, the bioreactor has been designed and constructed in order to minimize the effects of shear stress during cultivation and supply suitable aeration levels. Culture broths were composed of 2.4% potato extract and 0.7% yeast extract (BD-EL) or 2.0% sucrose and 3.2% of corn steep liquor (SM) that represent a potentially lower cost culture broth. The total biomass obtained in flask-cultures with SM broth was similar to that obtained with DB-EL. Cultures performed in the subsequent bioreactor used then the SM broth. The higher level of fungal biomass obtained in the cultures performed in the 1.5 L-stirred bioreactor was 7.0 g/L after 12 days. The highest mycelium yield was observed from the 7th day of cultivation, reaching 0.93 g/L.day and 6.5 g/L total biomass. In the 14 L-bioreactor, 3 experiments were performed in different conditions (called A, B and C). In cultivation A, no interventions were performed to correct the culture pH or the level of available nutrients over 14 days of culturing. In culture B pH was controlled to keep it between 4.0 and 5.0. Cultivation C was carried out with addition of sucrose (final concentration of 5 g/L) after 5 days of growth. All cultures were monitored with basis on the biomass produced, culture pH, residual sugar content and dissolved O2 levels. In general, biomass accumulation was always followed by sugar consumption, decrease in dissolved O2 levels and a rising tendency for the pH values. The highest biomass amount was obtained in culture C (14.1 g / L), corresponding to a yield of 1.72 g/L.day. The presence of clamydospores was observed in all cultures, whereas in culture C (in 14 L bioreactor) it appeared at the lowest amounts. This fact suggested that culture C presented the lowest stress level for the fungus, including low hypha shear stress and low nutritional depletion. The viability of inoculum prepared, both mycelium and clamydospores, was checked by culturing them on Eucalyptus grandis wood chips. Both inoculum types (prepared from the 14 L-bioreactor) were efficient on colonizing wood chips and to produce the manganese peroxidase enzyme.

No presente trabalho buscaram-se formas adequadas de produzir micélio de Ceriporiopsis subvermispora em culturas submersas, com o objetivo de preparar inóculo destinado ao processo de biopolpação. A obtenção de inóculo pode ser considerada uma etapa chave na biopolpação, visto que atualmente não existem processos industriais estabelecidos para a produção de micélio de basidiomicetos em quantidades compatíveis com a demanda prevista no processo. Mesmo uma planta industrial pequena de biopolpação (200 ton de polpa/dia) pode demandar cerca de 1 kg de micélio seco/dia, considerando-se as cargas de inoculação de 5 g de micélio seco/ton de madeira tratada. Desta forma, o sucesso desse processo pode depender de um baixo custo da produção dos inóculos fúngicos em larga escala. Os experimentos realizados consistiram inicialmente no crescimento do fungo em Erlenmeyers de 250 mL contendo 20 mL de meio líquido. Numa segunda etapa, os experimentos foram conduzidos em biorreatores de 1,5 L (Bioflo-NewBrunswick) e por último em um biorreator de 14 L. No último caso, o biorreator em questão foi especialmente desenhado e construído com o intuito de minimizar efeitos de cisalhamento da hifa durante o cultivo, mantendo ainda níveis adequados de aeração. Em Erlenmeyer foram feitos cultivos utilizando meio composto por 2,4% de extrato de batata e 0,7% de extrato de levedura (DB-EL), além de um meio potencialmente de menor custo que era composto por 2,0% de sacarose e 3,2% de milhocina (SM). A biomassa total obtida nos cultivos com meio SM foi compatível com aquela obtida no meio DB-EL. Os cultivos subsequentes realizados em biorreator utilizaram então o meio SM. O maior nível de biomassa fúngica obtida nos cultivos com biorreator agitado por pás (1,5 L) foi de 7,0 g/L, após 12 dias de crescimento. As maiores produtividades foram observadas a partir do 7o dia de cultivo, atingindo 0,93 g/L.dia quando a biomassa total era de 6,5 g/L. No biorreator de 14 L foram realizados 3 cultivos em condições diferenciadas (denominados de A, B e C). No cultivo A não houve intervenção em relação à correção de pH ou nível de nutrientes disponíveis ao longo de 14 dias. No cultivo B foi realizado o controle do pH a fim de mantê-lo entre 4,0 e 5,0. No cultivo C foi realizada a adição de sacarose correspondente a uma reposição de 5 g/L após 5 dias de crescimento. Os cultivos foram monitorados quanto à biomassa produzida, o pH, o teor de açúcar residual e o nível de O2 dissolvido. De forma geral, o acúmulo de biomassa sempre foi seguido pelo consumo de açúcares, pela diminuição nos níveis de O2 dissolvido e pela tendência de elevação do pH. A maior quantidade de biomassa foi obtida no cultivo C (14,1 g/L), correspondendo a uma produtividade de 1,72 g/L.dia. O surgimento de clamidósporos foi verificado em todos os tipos de cultivo, sendo que no cultivo C (em biorreator de 14 L) foi observada a menor quantidade de clamidósporos. Isso sugeriu que nessa situação houve melhores condições de crescimento para o fungo e menor estresse nutricional ou induzido por cisalhamento. A viabilidade dos inóculos preparados para a efetiva colonização da madeira foi testada e indicou que o inóculo produzido no biorreator de 14 L, tanto micélio como clamidósporos, foi efetivo para colonizar Eucalyptus grandis. / The present work evaluated suitable systems for producing Ceriporiopsis subvermispora mycelium in submerged cultures. Mycellium produced was used in subsequent inoculation of wood chips in biopulping processes. The development of appropriated technologies for producing large amounts of inoculum may be a key step in biopulping, since currently there are no established processes designed to produce basidiomycetes mycelium to supply biopulping demands. Even a small biopulping plant (200 ton pulp / day) may require about 1 kg of dry mycelium/day, taking into account inoculation of 5 g of dry mycelium/ton of wood to be biotreated. Thus, the success of this process may depend on the low cost of large scale fungal inoculum production. The experiments were conducted initially in 250 mL Erlenmeyer flasks containing 20 mL of liquid medium. In a second step, the experiments were conducted in bioreactors of 1.5 L (Bioflo-NewBrunswick) and finally in a bioreactor of 14 L. In the latter case, the bioreactor has been designed and constructed in order to minimize the effects of shear stress during cultivation and supply suitable aeration levels. Culture broths were composed of 2.4% potato extract and 0.7% yeast extract (BD-EL) or 2.0% sucrose and 3.2% of corn steep liquor (SM) that represent a potentially lower cost culture broth. The total biomass obtained in flask-cultures with SM broth was similar to that obtained with DB-EL. Cultures performed in the subsequent bioreactor used then the SM broth. The higher level of fungal biomass obtained in the cultures performed in the 1.5 L-stirred bioreactor was 7.0 g/L after 12 days. The highest mycelium yield was observed from the 7th day of cultivation, reaching 0.93 g/L.day and 6.5 g/L total biomass. In the 14 L-bioreactor, 3 experiments were performed in different conditions (called A, B and C). In cultivation A, no interventions were performed to correct the culture pH or the level of available nutrients over 14 days of culturing. In culture B pH was controlled to keep it between 4.0 and 5.0. Cultivation C was carried out with addition of sucrose (final concentration of 5 g/L) after 5 days of growth. All cultures were monitored with basis on the biomass produced, culture pH, residual sugar content and dissolved O2 levels. In general, biomass accumulation was always followed by sugar consumption, decrease in dissolved O2 levels and a rising tendency for the pH values. The highest biomass amount was obtained in culture C (14.1 g / L), corresponding to a yield of 1.72 g/L.day. The presence of clamydospores was observed in all cultures, whereas in culture C (in 14 L bioreactor) it appeared at the lowest amounts. This fact suggested that culture C presented the lowest stress level for the fungus, including low hypha shear stress and low nutritional depletion. The viability of inoculum prepared, both mycelium and clamydospores, was checked by culturing them on Eucalyptus grandis wood chips. Both inoculum types (prepared from the 14 L-bioreactor) were efficient on colonizing wood chips and to produce the manganese peroxidase enzyme.

Du fait du manque de capteurs fiables et bon marché, la problématique de la reconstruction d'état est cruciale pour les bioprocédés, particulièrement pour les (bio)réacteurs à paramètres répartis. C'est pourquoi il est essentiel d'étudier leurs propriétés d'observabilité, qui peuvent notamment dépendre des dimensions spatiales des capteurs. Dans cette thèse, on étudie tout d'abord l'observabilité d'une classe de réacteurs tubulaires à lit fixe mettant en oeuvre une seule réaction biochimique, où un substrat est dégradé suivant une cinétique non linéaire. Plus précisément, l'analyse porte sur un modèle linéarisé, consistant notamment en une Équation aux Dérivées Partielles (EDP) parabolique linéaire comportant un coefficient non uniforme (c.-à-d. dépendant de la variable spatiale). Ce modèle entre dans le cadre d'une classe particulière de systèmes : les systèmes de Sturm-Liouville. Il s'en déduit que tout nombre fini de modes dominants du système est observable par un capteur (de concentration en substrat) situé en sortie et de largeur suffisamment petite. En outre, considérant un minorant et un majorant du coefficient non uniforme, on détermine une expression numérique, fonction du nombre de modes à observer, qui minore cette largeur. La pertinence de ce résultat est confirmée par un exemple numérique : un biofiltre de dénitrification. Cette étude est étendue à un procédé-pilote de digestion anaérobie de l'INRA-Narbonne. On montre l'existence d'un état d'équilibre, autour duquel le comportement du système est modélisé par deux EDP linéaires, dont une à coefficient non uniforme. La démarche précédente est généralisée et on calcule des expressions des largeurs de deux capteurs en fonction du nombre de modes dont on veut s'assurer qu'ils sont observables. Ce résultat s'applique notamment à la conception d'un estimateur d'état.