A determinação da concentração celular avaliou o comportamento da curva de crescimento e o fim de sua fase exponencial.
Nas Figuras 27 e 28 observa-se a evolução da concentração celular do R.
rhodochrous durante o cultivo de 72 h, bem como as medidas da densidade óptica a cada
12 h de cultivo dos ensaios 6*/6. Nota-se que o comportamento da densidade óptica foi consistente com o comportamento da concentração celular nos ensaios analisados.. É
60
interessante notar também a ausência da fase lag, sugerindo uma boa aclimatação da cepa no meio LB.
Na Figura 27, ensaio 6*, a cepa atingiu a maior concentração celular de aproximadamente (Xmáx) 1,86 g/L em 36h. 0 12 24 36 48 60 72 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Biomassa (g/L) DO (600nm) Tempo (h) Bi oma s sa (g/L) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 DO (6 00 nm) Ensaio 6*
Fig. 27. Relação entre a biomassa e a densidade óptica do ensaio 6 *
Na Figura 28, ensaio 6, a cepa atingiu a maior concentração celular de aproximadamente (Xmáx) 2.03 g/L em 12 h de cultivo.
Resultados e Discussão 0 12 24 36 48 60 72 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Biomassa (g/L) DO (600nm) Tempo (h) B iom as s a ( g/ L ) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 DO (6 00 nm) Ensaio 6
Fig. 28. Relação entre a biomassa e a densidade óptica do ensaio 6.
Para uma melhor compreensão de todos os ensaios realizados, a Tabela 3 ilustra os resultados de forma simplificada relacionando DO e produção de 2-HBF.
Tabela 3. Ilustração simplificada dos resultados dos ensaios
Ensaios DO (600nm) 2-HBF (mM) E1/1* (- -) 0,4 em 24h/0,6 0,11 em 60h/ após 60h 0,047 E2/2* (+ -) 1,49/1,5 Após 12h 0,006 em 24h/ após 48h 0,014 em 60h E3/3* (- +) 0,4/0,68 Após 24h 0,036 em 60h/ após 24h 0,056 em 72h E4/4* (+ +) 1,1/1,4 Após 12h 0,036 em 60h/ após 24h 0,036 em 60h E5/5* (0 0) 0,98/1,4 Após 12h 0,003 em 24h/ após 12h 0,013 em 24h E6/6* (00) 0.65/1,2 Após 48h 0,0010 em 60h/ após 24h 1,2em 36h “*” ausência de glicose 62
Analisando apenas a produção do 2-HBF nos ensaios, a Tabela 4 ilustra os resultados.
Tabela 4. Ilustração simplificada da produção de 2-HBF.
Ensaios 2-HBF
E1/1* (- -) 0,11 em 60h/ após 60h 0,047
E2/2* (+ -) Após 12h 0,006 em 24h/ após 48h 0,014 em 60h E3/3* (- +) Após 24h 0,036 em 60h/ após 24h 0,056 em 72h E4/4* (+ +) Após 12h 0,036 em 60h/ após 24h 0,036 em 60h E5/5* (0 0) Após 12h 0,003 em 24h/ após 12h 0,013 em 24h E6/6* (0 0) Após 48h 0,0010 em 60h/ após 24h 1,2 em 36h
De forma geral, observa-se que em todos os ensaios o microrganismo R.
rhodochrous (NRRL B–2149) foi capaz de utilizar a via “4S” no processo de
biodessulfurização do 4-MDBT para formação de 2-HBF. Nesse caso, o ensaio que houve melhor formação de 2-HBF foi o “ensaio 1” atingindo concentração de 0,114mM em 60h durante 70 h de cultivo. Resultados similares aos encontrados nesse estudo foi relatado por Oliveira et al., (2008) que estudaram a formação de 2-HBF durante o cultivo de R.
rhodochrous (NRRL B-2149) utilizando DBT. .Neste estudo, a formação de 2-HBF
encontrada foi a mesma de 0,11mM, sendo que em um tempo de formação maior de 72h em comparação ao tempo de formação de 36h citada por Oliveira e colaboradores. Uma hipótese para esse maior tempo de formação encontrado neste estudo pode ter sido a substância utilizada: 4-MDBT ao invés de DBT apenas. A metilação do meio aumentou o tempo de formação, porém não alterou a produção.
Foi observado que em todos os ensaios que o pH do meio ficou ácido com tendo a um valor de 4,0. Esse resultado diverge ao estudo de Oliveira et al. (2009) que ocorre tamponação do meio a medida que há formação de 2-HBF.
Omori et al. (1992) estudaram o processo de biodessulfurização de DBT pela linhagem Corybacterium sp SY1 e observaram que esse microrganismo é capaz de utilizar a via “4S” para remover o enxofre do DBT, nesse caso, a concentração de 2-HBF formado foi de 0,18 mM em 65 horas de cultivo. Dessa forma, ao se comparar os resultados obtidos
Resultados e Discussão
64
Vilma Araújo da Costa – Dissertação de Mestrado - Março/2011.
no presente trabalho observa-se que o R. rhodochrous (NRRL B–2149) pode produzir aproximadamente 61% de 2-HBF, quando comparado com a linhagem Corybacterium sp SY1, porém em um tempo de formação maior de 72h, provavelmente devido a metilação do meio.
Blathia et al. (2010) estudaram a biodessulfurização do dibenzotiofeno por uma linhagem de bactéria mesófila caracterizada por Pantoea agglomerans D23W3. As análises de HPLC revelaram que P. agglomerans D23W3 pode converte DBT para 2- hidroxibiphenil (2-HBF) pela via “4S” e é capaz de degradar 93% de 100 ppm de DBT em 24h de cultivo. Essa linhagem foi capaz de remover de 26,38% a 71,42% de enxofre de diferentes tipos de petróleo, tendo assim, potencial de biodessulfurização.
Não foi observado inibição de R. rhodochrous (NRRL B–2149) com a formação de 2-HBF. Oshiro et al. (1996) mostraram que para a linhagem de R. erythropolis D-1 a concentração de 0,5 mM de 2-HBF inibiu o crescimento das células, o que não foi observado neste estudo.
CAPÍTULO 6
CONCLUSÕES
Conclusões
6. CONCLUSÕES
No presente trabalho avaliou-se a capacidade do microrganismo Rhodococcus
rhodochrous (NRRL B–2149) de utilizar a via “4S” no processo de biodessulfurização de 4
MDBT para a formação de 2-HBF e sulfito, concluindo-se que:
• O microrganismo Rhodococcus rhodochrous (NRRL B–2149) é capaz utilizar a via “4S” no processo de biodessulfurização de 4-MDBT para a formação de 2-HBF e sulfito.
• Não foi observado inibição de Rhodococcus rhodochrous (NRRL B–2149) pelo 2- HBF.
• A metilação do dibenzotiofeno conduz a um maior tempo de formação do 2-HBF. • O ensaio que melhor apresentou a produção de 2-HBF (0,114mM) foi o “ensaio 1”
realizado sob as condições de 0,2 mM de 4-MDBT e 2,5 mL de inóculo (v/v) no meio contendo glicose.
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REFERÊNCIAS
Referências Bibliográficas
68
Vilma Araújo da Costa - Dissertação de Mestrado – Março / 2011
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALVES, LUÍS; MESQUITA, ELSA; GÍRIO, FRANCISCO M.. Dessulfurização
Bacteriana de Combustíveis Fósseis. Boletim de Biotecnologia n° 62. pp. 3-8. Lisboa:
Sociedade Portuguesa de Biotecnologia, 1999.
AQUARONE, E.; BORZANI, W.; LIMA, U. A. Tópicos de microbiologia industrial. São Paulo: Edgard Blücher, v. 2, 1975.
BARROS NETO, B.; BRUNS, R. E.; SCARMINIO, I. S. Como fazer experimentos –
Pesquisa e desenvolvimento na ciência e na indústria. 2 ed. Editora UNICAMP,
Campinas, p.401, 2003.
BLATHIA, SUMEDHA, D.K. SHARMA. (2010). Biodesulfurization of dibenzothiophene,
its alkylated derivatives and crude oil by a newly isolated strain Pantoea agglomerans D23W3.).Biochemical Engineering Journal.
CARO, AINHOA. 2008. .Biodesulfurization of dibenzothiophene by growing cells of
Pseudomonas putida CECT 5279 in biphasic media. Biochemical Engineering Journal.
CAERO, L. C.; HERNÁNDEZ, E.; PEDRAZA, F.; MURRIETA, F.; Oxidative
desulfurization of synthetic diesel using supported catalysts Part I. Study of the operation conditions with a vanadium oxide based catalyst; Catalysis Today 107 – 108
(2005) 564 – 569
CASTORENA, G. C.; SUÁREZ, I.; VALDEZ, G.; AMADOR, L.; FERNÁNDEZ, S. (2002). FEMS Microbiol. Lett., 215: 157 – 161.
COLLINS, CAROL H. BRAGA, GILBERTO L. BONATO, PIERINA S. Fundamentos
de Cromatografia. Editora UNICAMP, Campinas, 2006.
CONSTANTI, M.; GIRALT, J.; BORDONS, A. (1994). Desulfurization of
dibenzothiophene by bacteria. World J. Microbiol. Biotechnol. 10: 510-516.
CONSTANTI, M.; GIRALT, J.; BORDONS, A. (1996). Degradation and desulfurization
of dibenzothiophene sulfone and other sufur compounds by Agrobacterium MC501 and a mixed culture. Enzyme Microb. Technol. 19: 214-219.
CHEN, H.; ZHANG, W.J.; CHEN, J.M.; CAI, Y.B.; LI, W. (2008). Desulfurization of
various organic sulfur compounds and the mixture of DBT + 4,6 – DMDBT by Mycobacterium sp. ZD – 19. Bioresour. Technol. 99: 3630 – 3634.
DE FATIMA; W.M.J.; SETTI, L.; LANZARINI, G.; PIFFERI, G. (1996).
Dibenzothiophene biodegradation by a Pseudomonas sp. In poorly degradable organic solvents. Process Biochem. 31: 711-717.
DENOME, SA, OLSON ES & YOUNG KD (1993). Identification and cloning of genes
involved in specific desulphurisation of dibenzothiophene by Rhodococcus sp. strain IGTS8. Appl. Environ. Microbiol. 59: 2837–2843.
DENOME, S.A.; OLDFIELD, C.; NASH, L. J.; YOUNG, K.D. (1994) Characterization
of the desulfurization genes from Rhodococcus sp. strain IGTS8. J.
DENOME, S.A.; OLSON, E. S.; YOUNG, K.D. (1993). Identification and cloning of
genes involved in specific desulfurization of dibenzothiophene by Rhodococcus sp. strain IGTS8. Appl. Environ. Microbiol. 59: 2837-2843.
Referências Bibliográficas
70
Vilma Araújo da Costa - Dissertação de Mestrado – Março / 2011
GALLARDO. M. E; FERRANDEZ, A; LORENZO., V.; 1997. Designing Recombinant
Pseudomonas Strains To Enhance Biodesulfurization. Journal of bacteriology, 0021-
9193/97/$04.0010.
GUPTA, N.; ROYCHOUDHURY, P. K.; DEB, J.K. (2005). Biotechnology of
desulfurization of diesel: prospects and challenges. Appl. Microbiol. Biotechnol. 66: 356
– 366.
IZUMI, Y.; OHSHIRO, T.; OGINO, H.; HINE, Y.; SHIMAO, M. (1994). Selective
desulfurization of dibenzothiophene by Rhodococcus erythropolis D-1. Appl. Environ.
Microbiol. 60: 223-226.
KARGI, F. (1987). Biological oxidation of thionthrene, thioxanthene and
dibenzothiophene by the thermophilic organism Sulfolobus acidocaldarius. Biotechnol.
Lett. 9:478-482.
KIM, T. S.; KIM, H. Y. & KIM, B. H., (1990), Biotech. Lett., 12, 757-760.
KROPP, K. G.; ANDERSSON, J.T.; FEDORAK, P.M. (1997). Bacterial transformations
of 1,2,3,4- tetrahidrodibenzothiophene and dibenzothiophene. Appl. Environ.
Microbiol. 63: 3032-3042.
LABORDE, A.L.; GIBSON, D.T. (1977). Metabolism of dibenzotiophene by a
Beijerinckia sp. Appl. Environm. Microbiol. 34: 783-790.
LEE, M.K.; SENIUS, J.V.; GROSSMAN, M.J. (1995). Sufur-specific microbial
desulfurization of sterically hindered analogs of dibenzothiophene. Appl. Environ.
LI, F.L.; XU, P.; MA, C.Q.; LUO, L.L.; WANG, X.S. (2003). Deep desulfurization of
hydrodesulfurization-treated diesel oil by a facultative thermophilic bacterium Mycobacterium sp. X7B. FEMS Microbiol Lett 142: 65–70
LOBATO, A. K. C. L.. Estudo da produção de biosurfactantes por microragnismos
isolados de poços de petróleo. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Rio
Grande do Norte, Natal/RN, 112 p., 2003.
MALIK, K.A. (1978). Microbial removal of organic sufur from crude oil and the
environment: some new perspectives. Process Biochem. 13: 10-12.
MATTSON, A. D., 2000. Hydrodesulfurization. Chemical Engineering Department - Louisiana State University.
MONTICELLO, D.J.; FINNERTY, W.R. (1985). Microbial desulfurization of fossil
fuels. Ann. Ver. Microbiol. 39: 371-389.
MONTICELLO, D.J., 1998. Riding the fossil fuel biodesulfurization wave. Chemtech. 28: 38-45.
MONTICELLO, D.J., 2000. Biodesulfurization and the upgrading of petroleum
distillates. Curr. Opin. Biotechnol. 11, 540–546.
MONTICELLO, DJ & FINNERTY WR (1985). Microbial desulfurization of fossil fuels. Ann. Rev. Microbiol. 39: 371–389.
OHISRO, T.; HIRATA, T.; IZUMI, Y. (1996). Microbial desulfurization of
dibenzothiophene in the presence of hydrocarbon. Appl. Microbiol. Biotechnol. 44:
Referências Bibliográficas
72
Vilma Araújo da Costa - Dissertação de Mestrado – Março / 2011
OMORI, T.; MONNA, L.; SAIKI, Y.; KODAMA, T. (1992). Desulfurization of
dibenzothiophene by Corynebacterium sp. Strain SY1. Appl. Environ. Microbiol. 58:
911-915.
OLIVEIRA. THIAGO (2008). Avaliação da biodessulfurização do dibenzotiofeno por
Rhodococcus rhodochrous. Monografia ( Trabalho de final de curso). Universidade
Federal do Rio Grande do Norte, Natal/RN, 112 p.
OLMO, CAROLINA H. DEL, VICTORIA, E. SANTOS, ALMUDENA ALCON, FELIX GARCIA-OCHOA (2004). Production of a Rhodococcus erythropolis IGTS8 biocatalyst
for DBT biodesulfurization: influence of operational conditions. Dpt. Ingenieria
Quimica, Facultad CC. Quimicas.
OSHIRO, T.; SUZUKI, K. & IZUMI, Y., (1996), Ferment. Bioeng., 81, 121-124.
PURDY, R.F.; LEPO, J.E.; WARD, B. (1993). Biodesulfurization of organic-sulfur
compounds. Curr Microbiol.27:219–22.
SETTI, P.l. FARINELLI, S. DI MARTINO, S. FRASSINETTI, G. LANZARINI, P.G. PIFFERI. Developments in destructive and non-destructive pathways for selective
desulfurizations in oil biorefining processes. Appl. Microbiol. Biotechnol. 52 (1999)
111–117.
RAHEB J, HAJIPOUR MJ, SAADATI M, RASEKH B, MEMARI B. The enhancement
of biodesulfurization activity in a novel indigenous engineered Pseudomonas putida.National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology (NIGEB),
P.O.Box.14155-6343.
RASHIDI, LADAN. GHASEMALI MOHEBALI, JAFAR TOWFIGHI DARIAN, BEHNAM RASEKH.(2005). Biodesulfurization of dibenzothiophene and its alkylated
derivatives through the sulfur-specific pathway by the bacterium RIPI-S81. 14115- 4838, Iran.
RHEE, S.; CHANG, J.H.; CHANG, Y.K.; CHANG, H.N. (1998). Desulfurization of
dibenzothiophene and diesel oils by a newly isolated Gordona strain, CYKS1.Appl.
Environ. Microbiol. 64:2327-2331.
SCHMIDT, M.; SIEBERT, W.; BAGNALL, K.W. (1973). “The chemistry of sulphur,
selenium, tellurium and polonium” Pergamon Texts in Inorganic Chemistry, vol.15,
Pergamon Press, Oxford.
SCHMIDELL, W. LIMA, U. A.; AQUARONE, E; et al. Biotecnologia Industrial. São Paulo, v.2. 2001.
SETTI, L.; ROSSI, M.; LANZARINI, G.; PIFFERI, P.G. (1993). Barrier and carrier
effects of n-dodecane on the anaerobic degradation of benzothiophene by Desulfovibrio desulfuricans.Biotech. Lett. 15: 527-530.
SPEIGHT, J.G.(1980). The chemistry and technology of petroleum. Dekker, New York.
THANGARAJ, K.; KAPLEY, A.; PUROHIT, H.J. (2007). Characterization of diverse
Acinetobacter isolates for utilization of multiple aromatic compounds. Bioresour.
Technol.99, 2488–2494.
UNCIANO, N.M. Developing microbial isolates for the biodesulfurization of
petroleum. Industrial Technology Development Institute, Philippines. Available on line 11
November 2010.
VAN AFFERDEN, M.; SCHACHT, S.; KLEIN, J.; TRÜPER, H.G. (1990). Degradation
Referências Bibliográficas
74
Vilma Araújo da Costa - Dissertação de Mestrado – Março / 2011
VAN AFFERDEN, M.; TAPPE, D.; BEYER, M.; TRÜPER, H.G.; KLEIN, J. (1993)
Biochemical mechanisms for the desulfurization of coal-relevant organic sulfur compounds. Fuel. 72: 1635-1643.
WANG, P., KRAWIEC, S. (1994).Desulfurization of dibenzothiophene to 2-
hidroxybiphenyl by some newly isolated bacterial strains. Arch. Microbiol. 161: 266-
Anexos
ANEXO
CURVA DE CALIBRAÇÃO DA GLICOSE E ABS
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 Glicose (g/L) ABS (600 nm) y= 1,88509x - 0,11037 R2= 0,99802
Seção de Informação e Referência
Catalogação da Publicação na Fonte. UFRN / Biblioteca Central Zila Mamede
Costa, Vilma Araújo da.
Avaliação da biodessulfurização de 4-metildibenzotiofeno por Rhodococus
rhodochrous (NRRL B-2149) / Vilma Araújo da Costa. – Natal, RN, 2011.
76 f. ; il
Orientador: Everaldo Silvino dos Santos. Co-orientador: Gorete Ribeiro de Macedo.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia do Petróleo. Departamento de Engenharia Química.
1. Enxofre.- Dissertação. 2. Biodessulfurização – Dissertação. 3. 4-metil- dibenzotiofeno – Dissertação. 4. 2-hidroxibifenil – Dissertação. I. Santos, Everaldo Silvino dos. II. Macedo, Gorete Ribeiro de. III. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. IV. Título.