A crescente demanda por combustíveis provenientes de fontes renováveis, em função de questões ambientais e possível escassez dos derivados de petróleo, juntamente com a obrigatoriedade de sua adição no óleo diesel empregado atualmente, levou a uma \"explosão\" do número de empresas que produzem biodiesel. Este produto é obtido pela transesterificação de gorduras animais e óleos vegetais na presença de catalisador, processo que resulta um único sub-produto, a glicerina, a qual teve um aumento de produção na medida do aumento de produção do biodiesel. Uma forma de contribuir para diminuir os problemas advindos do acúmulo da glicerina é utilizá-la como base para formular meios de fermentação e obter produtos de interesse sócio-econômico. Um exemplo é o bioinseticida produzido pela bactéria Bacillus thuringiensis para o controle do mosquito transmissor do vírus da dengue. Este produto apresenta várias vantagens quando comparado aos inseticidas químicos, pois impede que os insetos adquiram resistência, não polui e é seletivo, não oferecendo riscos de intoxicação para os insetos benéficos e animais vertebrados. Cabe salientar que as toxinas produzidas por esta bactéria são letais também para larvas dos mosquitos transmissores da malária e da elefantíase. Assim, no presente trabalho propõe-se obter um bioinseticida com princípio ativo produzido por Bacillus thuringiensis var. israelensis, empregando o resíduo da fabricação de biodiesel a partir de óleo vegetal. Para tanto, o trabalho compreendeu três fases: 1. Definição de um tratamento para o resíduo que proporcionasse o crescimento da bactéria e a produção de toxina. 2- Estudo do processo fermentativo com o objetivo aumentar a atividade larvicida do meio fermentado em frascos (definição da composição do meio e de condições de fermentação) e 3. Estudo da transferância de oxigênio em diferentes fases do desenvolvimento da bactéria, em biorreator. O estudo em frasco foi realizado em Erlenmeyer de 1.000 mL, provido ou não de chicanas, com 200 mL de meio. O estudo da transferência de oxigênio foi realizado em fermentador Bioflo III, (New Brunswick Sci. Co.) de 1,25 L. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que o melhor tratamento para o resíduo em estudo, consistiu do abaixamento do pH até 4 com ácido fosfórico, seguido de decantação por 24 horas. Com este tratamento foi possível obter uma fonte de carbono mais viável enocomicamente e, pelos estudos de otimização de processo, foi possível determinar a melhor composição de meio de cultura (10 g/L de glicerina tratada, 6 g/L de extrato de levedura, 3 g/L de (NH4)2SO4, 0,12 g/L de CaCl2.2H2O, 1,5 g/L de MgSO4.72H2O, 0,09 g/L de MnSO4, 1,5 g/L de K2HPO4 e 1,5 g/L de KH2PO4) e a melhor condição de aeração (manter a concentração de oxigênio dissolvido em 45% da saturação durante todas as fases do desenvolvimento da bactéria). Desta forma, foi possível produzir um meio fermentado 583 vezes mais potente que o ensaio controle empregando glicerol PA. / The increasing demand for fuels originated from renewable sources, due to environmental issues and possible scarce of petroleum products, together with the mandatory of its inclusion in diesel oil currently used, generated a significant increase in the number of biodiesel producting companies. This product is obtained through transesterification reaction of animal fat and vegetable oils in the presence of a catalyzer, process that results in a single by-product, the glycerin, which had an increase of its production as biodiesel production increases. A way to contribute for the reduction of problems generated by the excess of glycerin is to use it in the composition of fermentation medium and obtain products that are demanded by society. An example is the bioinsecticides produced by the bacteria named Bacillus thuringiensis, used in the controlling of mosquito vectors of the dengue viruses. This product presents several advantages when compared to chemical insecticides because it prevents insects resistance, it does not pollute the environment and it is selective, which means it does not create risks of intoxication for other insects and vertebrate animals. It is important to mention that toxins produced by these bacteria are lethal as well to the larvae of malaria and elephantiasis mosquito vectors. Thus, in this work it is intended to obtain a bioinsecticide containing active ingredient from Bacillus thuringiensis var. israelensis by using the biodiesel production waste from vegetable oils. In order to achieve that, this work consisted of three steps: 1. Definition of a treatment for the waste of biodiesel to provide the growth of Bacillus thuringiensis and its toxin production; 2. Study of the fermentative process to increase larvicidal activity of the fermentation broth in flasks (definition of the medium composition and the fermentative conditions) and 3. Study of the oxygen transference in bioreactor in diferent development phases of the bacteria. The study in flask was made in a 1000 mL Erlenmeyer flask, with and without baffles, and 200 mL of medium. The study of oxygen transference was realized in a 1,25 L bench fermentor (New Brunswick Sci. Co./Bioflo III). With the results obtained it was possible to conclude that the best treatment to the waste of biodiesel consisted of decreasing pH until 4 with phophoric acid, followed by 24 hours of decantation. With this treatment it was possible to obtain a promising carbon source more and, by the process optimization studies, it was possible to determine the best composition of culture medium (10 g/L of treated glycerin; 6 g/L of yeast extract; 3 g/L of (NH4)2SO4; 0,12 g/L of CaCl2.2H2O; 1,5 g/L of MgSO4.7H2O; 0,09 g/L of MnSO4; 1,5 g/L of K2HPO4 and 1,5 g/L of KH2PO4) and the best aeration condition (mantaining the oxygen concentration at 45% of saturation during all phases of bacterial development). So, it was possible to obtain a fermented broth 583 times more potent than the control test using pure glycerol.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-28082013-140730 |
| Date | 13 April 2012 |
| Creators | Rossi, Adriana Andreia |
| Contributors | Prata, Arnaldo Márcio Ramalho |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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