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Dissertação

Pilot-scale polyhydroxyalkanoate production from food waste assisted by online spectroscopy EVALUATED

Detalhes: Perante a atual crise de acumulação de plásticos, polímeros biobaseados e biodegradáveis podem ser preponderantes na construção de uma indústria de plástico mais sustentável. Em particular, os polihidroxialcanoatos (PHA) são poliésteres alifáticos sintetizados por bactérias e armazenados como grânulos intracelulares. No presente estudo, poli-(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) foi produzido por uma cultura microbiana mista alimentada com resíduo de polpa de fruta fermentado. O reator de acumulação foi monitorizado at-line por espetroscopia Raman e de infravermelho-próximo (NIR) para desenvolver modelos da concentração de sólidos suspensos totais (SST), concentração de PHA e conteúdo de PHA na biomassa. Uma análise de componentes principais (PCA) aos espetros de Raman revelou uma mudança gradual na forma do sinal com o tempo, que se acredita resultar de alterações na cultura. Os espetros de NIR foram utilizados no desenvolvimento de modelos quantitativos através de regressão de mínimos quadrados parciais (PLS). Os modelos, submetidos a validação cruzada e externa, mostraram-se adequados para previsão dos parâmetros estudados. A concentração de SST foi prevista com raíz do erro quadrático médio de previsão (REQMP) de 1.0g/L e coeficiente de determinação (R^2) de 0.86, enquanto que a concentração de PHA apresentou REQMP de 0.69g/L e R^2 de 0.89 e o conteúdo de PHA revelou REQMP de 14.6% e R^2 de 0.86. Finalmente, os resultados dos modelos para concentração de SST e PHA foram combinados para dar uma previsão indireta do conteúdo de PHA. Este modelo mostrou-se excepcional para amostras com elevada densidade celular, com REQMP de 4.52% e R^2 de 0.96.
Keywords: Polihidroxialcanoatos, Culturas Microbianas Mistas, Resíduos de Polpa de Fruta, Monitorização de Reatores Biológicos, Espetroscopia Raman, Espetroscopia de Infravermelho Próximo

Discussão: novembro 29, 2019, 14:30