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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/38888
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Title: Potencial biotecnológico de microalgas verdes (Chlorophyta) cultiváveis em sistemas a base de vinhaça e gás carbônico
Authors: Santana, Hugo
Orientador(es):: Brasil, Bruno dos Santos Alves Figueiredo
Coorientador(es):: Cançado, Letícia Jungmann
Assunto:: Biocombustíveis
Transformação genética
Criopreservação
Citation: SANTANA, Hugo. Potencial biotecnológico de microalgas verdes (Chlorophyta) cultiváveis em sistemas a base de vinhaça e gás carbônico. 2020. 151 f., il. Tese (Doutorado em Tecnologias Química e Biológica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.
Abstract: Microalgas são cultivadas há vários anos para produção ácidos graxos poli-insaturados e carotenoides, utilizados como suplementos na alimentação humana e animal, assim como intermediários para indústria farmacêutica e cosmética. Não obstante, há um considerável e crescente interesse na utilização de microalgas como potenciais fontes para biocombustíveis, uma vez que estas podem acumular grandes quantidades de óleos e carboidratos. O principal desafio para a produção de microalgas em larga escala, no entanto, ainda é determinar sistemas de cultivo capazes de competir economicamente com combustíveis fósseis ou biocombustíveis tradicionais. O etanol de cana é produzido em larga escala no Brasil gerando grandes quantidades de resíduos, como vinhaça e CO2, que poderiam ser potencialmente aproveitados para a produção de biomassa algal de forma custo-eficiente em uma estratégia de biorrefinaria. Neste estudo, as cepas de microalgas verdes nativas Micractinium sp. Embrapa|LBA#32 e Chlamydomonas biconvexa Embrapa|LBA#40, selecionadas para crescimento em vinhaça e CO2 foram avaliadas quanto ao seu potencial de produção de ácidos graxos, carboidratos e energia. Os dados obtidos mostraram resultados promissores para a utilização da biomassa gerada por esses microrganismos como matéria- prima para biodiesel e bioetanol. Adicionalmente, a avaliação do cultivo em meio a base de vinhaça de outra cepa nativa, Chlorella sorokiniana|LBA#39, revelou uma produtividade média de biomassa 25% superior àquela obtida para Micractinium sp. Embrapa|LBA#32 e C. biconvexa Embrapa|LBA#40. Subsequentemente, a cepa C. sorokiniana|LBA#39 foi submetida a testes de transformação genética por eletroporação utilizando a proteína fluorescente verde (eGFP) como gene repórter. Objetivou-se desenvolver um método eficiente de transformação desta microalga que permitisse seu futuro melhoramento genético por técnicas de biotecnologia avançada, bem como seu uso como plataforma de expressão de proteínas heterólogas. Embora tenham sido obtidos eventos transformantes, estes apresentaram-se instáveis sugerindo que a expressão do transgene foi obtida de forma apenas transiente. Finalmente, de modo a garantir a preservação a longo prazo destes recursos genéticos promissores, foram padronizados protocolos de criopreservação específicos utilizando como agentes crioprotetores glicerol, polietilenoglicol e dimetilsulfóxido em diferentes concentrações. Em conclusão, este estudo amplia o conhecimento sobre o potencial biotecnológico de microalgas verdes nativas e destaca o uso destas para a produção de biomassa com valor agregado de forma integrada à cadeia sucro-energética.
Abstract: Microalgae are cultivated for many years in order to produce polyunsaturated fatty acids and carotenoids. These molecules are used as supplements in human and animal diet, as well as intermediates in pharmaceutical and cosmetic industries. Regardless, there is a considerable and growing interest in the use of microalgae as potential source for biofuels, since these microrganisms can accumulated large amounts of oils and carbohydrates. The main challenge for production of microalgae in large scale, however, is to establish cultivation systems capable of compete economically with fossil fuels or traditional biofuels. In Brazil, the large-scale production of ethanol from sugarcane generates high amounts of residues, such as vinasse and CO2. These residues could be potentially used for the production of algal biomass in a cost- effective manner, adopting a biorefinery strategy. In this study, the native green microalgae strains Micractinium sp. Embrapa|LBA#32 and Chlamydomonas biconvexa Embrapa|LBA#40, selected for growth in vinasse and CO2 were evaluated for its production potential of fatty acids, carbohydrates and energy. The obtained data shoed promising results for the use of the biomass obtained with the cultivation of these microrganisms as feedstock for biodiesel and bioethanol production. In addition, the evaluation of the cultivation in vinasse-based medium of another native strain, Chlorella sorokiniana Embrapa|LBA#39, showed a an average biomass productivity 25% higher than that observed for Micractinium sp. Embrapa|LBA#32 and C. biconvexa Embrapa|LBA#40. Subsequently, the strain C. sorokiniana|LBA#39 was submitted to genetic transformation tests by electroporation using the green fluorescent protein (eGFP) as reporter gene. The objective was to develop an efficient transformation method for this strain to allow its genetical enhancement using advanced biotechnology. Also, to allow its use as a platform for heterologous protein expression. Despite the observation of transformation events, they were unstable, suggesting that the expression of the transgene was obtained in a transient state. Finally, as strategy to guarantee the long-term preservation of these promising genetic resources, specific cryopreservation protocols were standardized using distinct concentrations of the cryoprotectants agents glycerol, polyethylene glycol and dimethyl sulfoxide. In conclusion, this study expands the knowledge about the biotechnological potential of native green microalgae and highlight its use for value-added biomass production integrated to the sucroenergetic industrial chain.
Description: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2020.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Appears in Collections:IQ - Doutorado em Tecnologia Química e Biológica

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