Produção de ácido caproico a partir de vinhaça de resíduo de alimentos utilizando diferentes inóculos microbianos anaeróbios

Abstract

A crescente demanda global e os desafios de escassez de recursos naturais tornam importante a produção sustentável de produtos químicos e biocombustíveis. Um método promissor é o alongamento da cadeia de carbono pela plataforma de carboxilato, que converte substratos com alta matéria orgânica em ácidos carboxílicos de cadeia média, como o ácido caproico. A vinhaça gerada pela fermentação de resíduos alimentares (subproduto do etanol obtido a partir desses resíduos) geralmente descartada, pode servir como substrato para produção de ácido caproico, promovendo a bioeconomia circular. Para isso, é importante inibir rotas concorrentes ao alongamento da cadeia carbônica. Este trabalho avalia diferentes inóculos microbianos para produção de ácido caproico a partir da vinhaça do resíduo de alimentos. Os inóculos microbianos testados foram o lodo UASB, manipueira e rúmen bovino, com concentração de 1 gSV/L. O resíduo de alimentos passou pelas etapas de hidrólise ácida, fermentação alcoólica por leveduras e destilação de parte do etanol obtido, a partir de um evaporador rotativo. Foram verificados 5 cenários de diluição, em triplicata, com o objetivo de avaliar a ocorrência da concentração limite de lactato para a inibição da via do acrilato. Utilizou-se microcosmos de 120 mL com volume reacional de 65 mL, sendo mantidos com temperatura de 35 oC e agitação de 100 rpm. A produção máxima de ácido caproico foi alcançada na diluição 1:5 com manipueira, produzindo 3.468 mmolC/KgDQO L. O lodo UASB produziu mais ácido propanoico que caproico em todas as diluições, com produção máxima de 1.741 mmolC/KgDQO L na diluição 1:5, em detrimento da produção de caproico (433,9 mmolC/KgDQO L), indicando desvio de rota para um alongamento ímpar indesejado. O ajuste de pH com o tampão de fosfato 5,5 mM inibiu a metanogênese acetoclástica. A cinética de produção de caproico que melhor se adequou foi de ordem zero, com valor máximo de k0 de 5,736 mmolC/L d, para o rúmen, na diluição 3:5. Este estudo provou que a utilização da vinhaça de resíduo de alimentos, interligando dois processos distintos, o de biorrefinaria e o de alongamento da cadeia de carbono, é possível, sendo uma visão muito promissora. Alguns cuidados, todavia, têm que ser tomados, como a avaliação de processos concorrentes e a concentração limite de lactato para inibir a rota do acrilato. Dentre as possibilidades para a continuidade deste trabalho, sugere-se: análise da comunidade microbiana e teste com novos parâmetros operacionais.