Bioprocessos e economia circular : estratégias inovadoras para a valorização de coprodutos de biodiesel e agroindustriais

Abstract

Resumo: O presente trabalho aborda o conceito de economia circular, envolvendo diversosbioprocessos, desde a autólise de leveduras, um processo chave para a biotecnologia e asindústrias alimentícia e farmacêutica, até o uso de efluentes agroindustriais comosubstratos no cultivo de microalgas, e a fermentação de Schizochytrium limacinum paraa produção de DHA e lipídios, finalizando com a inovação de um modelo de mesa portátilcom iluminação. A autólise de leveduras é destacada pelo seu papel na produção deextratos ricos em nutrientes, enquanto a exploração de efluentes agroindustriais propõeuma solução para o descarte inadequado de resíduos e os altos custos de produção demicroalgas, simultaneamente impulsionando a produção de biocombustíveis e outrosbioprodutos de alto valor agregado. As condições ótimas para a autólise de levedurasforam investigadas, chegando em mais de 80 % de eficiência na recuperação de proteínas,caracterizando uma alta taxa de lise celular, uma estratégia promissora para processosindustriais mais sustentáveis. A fermentação de Schizochytrium limacinum em condiçõesaprimoradas destaca-se pela eficiência na conversão de glicerol em biomassa e lipídios,onde foi obtido 40% desta biomolécula quando realizada fermentação em biorreatoresutilizando resíduos agroindustriais e da produção de biodiesel, possibilitando a produçãode valiosos bioprodutos. O desenvolvimento de um modelo de mesa portátil para o cultivode microorganismos fotossintetizantes ilustra o potencial da inovação no design parafacilitar a bioprodução, o modelo de utilidade foi validado com a realização de cinéticade crescimento de Spirulina sp., a qual obteve a concentração máxima de células desuperior a 4 g.L-1, quando utilizada iluminação fornecida pela inovação. Juntas, estasinvestigações fornecem insights valiosos para o avanço de processos industriaissustentáveis, sublinhando a importância da biotecnologia na solução de problemasambientais e no desenvolvimento de produtos econômicos e sustentáveis.

Abstract: This work addresses the concept of a circular economy, involving various bioprocesses,from yeast autolysis—a key process for biotechnology and the food and pharmaceuticalindustries—to the use of agro-industrial effluents as substrates for microalgaecultivation, and the fermentation of Schizochytrium limacinum for the production ofDHA and lipids, concluding with the innovation of a portable table model with lighting.Yeast autolysis is highlighted for its role in the production of nutrient-rich extracts,while the exploration of agro-industrial effluents proposes a solution for the improperdisposal of waste and the high production costs of microalgae, simultaneously boostingthe production of biofuels and other high-value bioproducts. Optimal conditions foryeast autolysis were investigated, achieving over 80% efficiency in protein recovery,indicating a high cell lysis rate, a promising strategy for more sustainable industrialprocesses. The fermentation of Schizochytrium limacinum under optimized conditionsstands out for its efficiency in converting glycerol into biomass and lipids, with 40% ofthis biomolecule obtained when fermentation was carried out in bioreactors using agroindustrialand biodiesel production residues, enabling the production of valuablebioproducts. The development of a portable table model for the cultivation ofphotosynthetic microorganisms illustrates the potential of design innovation to facilitatebioproduction. The utility model was validated by conducting growth kinetics ofSpirulina sp., which achieved a maximum cell concentration of over 4 g.L-1 when usinglighting provided by the innovation. Together, these investigations provide valuableinsights for advancing sustainable industrial processes, emphasizing the importance ofbiotechnology in solving environmental problems and developing economical andsustainable products.