Produção de hidrogênio por Clostridium butyricum via fermentação anaeróbia utiizando o bagaço de caju como matéria-prima

Abstract

Diante da crescente demanda global por energia e da preocupação com a qualidade do meio ambiente, surge a necessidade por fontes renováveis que reduzam a dependência dos combustíveis fósseis. Nesse contexto, o biohidrogênio (BioH2) emerge como uma alternativa limpa, renovável e promissora, uma vez que sua combustão resulta apenas em água e energia. Dentre os métodos biológicos para sua produção, a fermentação anaeróbia (ex. fermentação escura) a partir de biomassa como fonte de carbono é considerada uma tecnologia favorável. Um exemplo de biomassa é o bagaço de caju (CAB), considerado um importante resíduo da agroindústria. Por tratar-se de um material lignocelulósico, que pode ser hidrolisado para obter-se carboidratos fermentáveis, ele se destaca como uma matéria-prima alternativa vantajosa para a produção de diversos biocompostos. Assim, o presente estudo teve como objetivo produzir BioH2 utilizando Clostridium butyricum a partir do CAB. Inicialmente, este foi lavado, seco e triturado. Posteriormente, foi submetido a pré-tratamento ácido seguido de alcalino, com subsequente hidrólise enzimática, obtendo um hidrolisado (CAB-HE) com 68 g/L de glicose, sendo diluído até concentrações de 10 g/L e 20 g/L. Então, esses hidrolisados foram utilizados em bioprocessos conduzidos em reator (200 mL) a 35 °C e 100 rpm por 72 h. Foram avaliadas a influência da suplementação do CAB-HE com L-cisteína (0,16 g/L) ou glicerol (1 g/L ou 5 g/L), bem como o pH inicial (6,0 e 7,0). Nos ensaios avaliando a suplementação com L-cisteína, não foi observada uma diferença significativa na produção de BioH2 ao utilizar o CAB-HE contendo 10 e 20 g/L de glicose em ambos os pHs avaliados, obtendo 304,8 ± 13,7 mLH2 e 301,6 ± 7,5 mLH2 em pH 7, com e sem L-cisteína, respectivamente. No entanto, a maior produção de H2 foi obtida no ensaio usando CAB-HE com 20 g/L de glicose suplementado com glicerol (5 g/L) a pH 7, com um rendimento de 3,6 ± 0,9 molH2/molglicose, correspondendo 2294,2 litrosH2/1000KgCAB, e os resultados não foram estatisticamente diferentes nas duas concentrações de glicerol avaliadas. Nos bioprocessos foram produzidos subprodutos de agregado valor comercial, tais como ácido butírico (3,1 g/L), ácido lático (0,7 g/L) e ácido fórmico (1,6 g/L), sendo estas concentrações obtidas no bioprocesso usando 5 g/L de glicerol como fonte de carbono. Com base nos resultados obtidos, essa pesquisa oferece uma solução sustentável para o reaproveitamento de resíduos agroindustriais na produção de H2, promovendo a valorização desses resíduos e a geração de energia limpa e renovável, estando de acordo com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) e o conceito de economia circular.