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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA Centro de Ciências Biológicas - Microbiologia Geral – MIP 7013 Professor Admir José Giachini MICRORGANISMOS E ENERGIA MICRORGANISMOS E ENERGIA Ana Letícia Trivia Júlia Corrêa de Olivei Marina Bacha Nasciment Sheila Simone Kerber Florianópolis, dezembro de 2010
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA Centro de Ciências Biológicas - Microbiologia Geral – MIP 7013 Professor Admir José Giachini MICRORGANISMOS E ENERGIA.

Apr 17, 2015

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINACentro de Ciências Biológicas - Microbiologia Geral – MIP 7013

Professor Admir José Giachini

MICRORGANISMOS E ENERGIAMICRORGANISMOS E ENERGIA

Ana Letícia Trivia

Júlia Corrêa de Oliveira

Marina Bacha Nascimento

Sheila Simone Kerber

Florianópolis, dezembro de 2010

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O que é energia?

Fonte de energia:

• Primária – existe de forma natural na natureza e pode gerar energia diretamente. (gás natural, carvão, petróleo,biomassa,etc).

• Secundária – transformações a partir de fontes primárias. (eletricidade, gasolina, álcool,etc).

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Fontes de energia: Não renováveis (fóssil)

Gás natural

Petróleo

Carvão mineral

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Renováveis (não fóssil)

Biomassa

Fontes de energia:

Hidráulica Solar Eólica

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Panorama energético atual (%)

Fonte: IEA (Mundo) e MME (Brasil). – dados de 2004 (http://www.biodieselbr.com/energia/agro-energia.htm)

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Biocombustíveis Fontes secundárias de energia

Conceito:

Bio: vida

Combustível: qualquer substância que reage com o oxigênio (ou

outro comburente) liberando energia

- Qualquer combustível gerado a partir de atividades

biológicas

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Biodiesel•Processo tradicional: plantas oleaginosas

- esterificação: ácido carboxílico + álcool ésteres + água

- transesterificação: ácido carboxílico + álcool ésteres + glicerol

- craqueamento: temperatura > 450° C

•Processo microbiológico:

- algas

- cianobactérias (OGM)Gênero Synechocystis

ou

Fonte: http://enecibio.blogspot.com

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Pesquisas em andamento

-Bactérias púrpura para obtenção de energia solar (EUA, Colômbia)

- Bactérias marinhas para obtenção de energia solar (Suécia)

- Genética:

- 21 genomas de archaea (metano)

- 24 genomas de outras bactérias (hidrogênio, eletricidade)

- 30 genomas de cianobactérias (biodiesel)

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Fonte de energia renovável → vantagens ambientais, sociais, estratégicas e tecnológicas na sua utilização;

Composição:

Varia de 60 a 70% de metano (CH4), 30 a 40% de dióxido de carbono (CO2),

0-3% nitrogênio (N2), 0-1% de Hidrogênio (H2), 0-1% de oxigênio (O2) e 0-1%

de gás sulfídrico (H2S);

Geração:

- Digestão anaeróbia: processo fermentativo no qual bactérias anaeróbias produzem CH

4 e CO

2

- Grupos microbianos importantes: bactérias fermentativas, acetogênicas e metanogênicas

Biogás

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Fases do processo de DA:

- Hidrólise: Ocorre através da ação de exoenzimas produzidas pelas bactérias fermentativas hidrolíticas;

- Acidogênese: Ocorre através de bactérias acidogênicas que utilizam as moléculas da hidrólise em seu metabolismo;

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- Acetogênese: oxidação dos produtos formados na acidogênese, realizada pelas bactérias acetogênicas. Produção de CO

2, H+ e acetato;

- Metanogênese: Realizado por bactérias metanogênicas em substratos como ácido acético (CH

3COOH), metanol (CH

3OH), CO

2 e H+ .

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- Pode incluir ainda a sulfetogênese: redução de sulfato e formação de sulfetos pela ação de bactérias sulforedutoras.

Fonte: CHERNICHARO, C.A.L. http://homologa.ambiente.sp.gov.br/

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Grupos microbianos envolvidos:

- Bactérias fermentativas: responsáveis pela hidrólise e acidogêneseGêneros: Bacteroides, Eubacterium, Lactobacillus, Butyribio, Bifidobacterium

e Clostridium;

- Bactérias acetogênicas: grupo intermediário que produz substrato das metanogênicas. Metabolizam os compostos da hidrólise e acidogênese;

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- Bactérias sulforedutoras: grupo versátil de organismos capazes de utilizar vários substratos. São anaeróbias estritas e podem ser divididas em dois grupos:

1 - Oxidam seus substratos de forma incompleta até o acetato. Gêneros Desulfobulbus, Desulfomonas e a maioria das espécies dos gêneros Desulfotomaculum e Desulfovibrio;

2 - Oxidam seus substratos completamente até o gás carbônico. Gêneros Desulfobacter, Desulfococcus, Desulfosarcina, Desulfobacterium e Desulfonema.

- Bactérias metanogênicas: bactérias anaeróbias estritas, de necessidades nutricionais simples, que não necessitam de aminoácidos ou peptídeos.

Gêneros: Methanobacterium, Methanospirillum, Methanobrevibacter, Methanosarcina e Methanotrix (Methanosaeta).

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Biodigestores-Dejetos de animais;-Resíduos vegetais;-Lixo orgânico.

Alternativa para tratamento dos resíduos → permite a redução do potencial poluidor e dos riscos sanitários, promove a geração do biogás e permite a reciclagem do efluente, podendo ser utilizado como biofertilizantes.

•Modelo Indiano:

Fonte: Deganutti, R. et al. www.feagri.unicamp.br/energia/agre2002/pdf/0004.pdf

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• Modelo Chinês:

Fonte: Deganutti, R. et al. www.feagri.unicamp.br/energia/agre2002/pdf/0004.pdf

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• Modelo Batelada:

Fonte: Deganutti, R. et al. www.feagri.unicamp.br/energia/agre2002/pdf/0004.pdf

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• Maior vantagem;

• Alta flexibilidade;

• Maneiras diferentes;

• Diferentes organismos.

Hidrogênio

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Fonte: Prado et al., 2006.

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Biofotólise da água

H2O Luz

O2 + H2

Fotodecomposição de compostos orgânicos

C6H12O6 + H2O

Luz

12H2 + 6CO2

Fermentação de compostos orgânicos

C12H22O11 + 5H2O 4CH3COOH + 4CO2 + 8H2

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Fonte: Prado et al., 2006

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Scenedesmus obliquus Nostoc muscorum

Rhodobacter capsulatusEnterobacter aerogenes

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ORGANISMOS VANTAGENS DESVANTAGENS

Algas verdes e Cianobactérias

Substrato: água Necessidade de iluminação

Bactérias Fotossintetizantes

Substrato: diferentes resíduos

Necessidade de iluminação constante

Geram CO2 como resíduo

Bactérias Fermentativas

Substrato: grande variedade

Produção de H2 o dia todo

Geram resíduos que precisam ser tratados

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Fonte: www.greenjobs.com

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Etanol (álcool)

Fermentação

Cana-de-açúcar

Etanol

Bagaço da cana

-Pré-tratamento

- Deslignificação

- Fermentação

(levedura Pichia stipitis)

- Destilação

Conteúdo sólido

Sacarificação

Fermentação

Açúcares

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Estrutura do etanol

Reação de fermentação

GLICOSE → 2CO2 + 2 ETANOL

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Saccharomyces cereviseae Pachia stipitis

Trichodesmium sp.Synechocystis sp.

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Etanol a partir de cianobactérias

Fonte: http://revistapesquisa.fapesp.br

- Pesquisas da Universidade do Havaí

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Referências

• GRISOLI, Renata; COELHO, Suani Teixeira; MATAI, Patricia H. L. S. Energia Microbiológica. Revista de Gestão Integrada em Saúde do Trabalho e Meio Ambiente, SP, v.4, n.2, Artigo 3, maio/agosto 2009.

• ROMA, Paulo Henrique de Souza. Biodigestor: alternativa para o manejo do lixo em áreas ecoturísticas. 2003. 46 f. Monografia (Especialização em Ecoturismo)-Universidade de Brasília, Brasília, 2003. Disponível em http://bdm.bce.unb.br/handle/10483/529

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Referências Eletrônicas•http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fisico_quimica_trabalhos

/hidrogenio.htm

• http://www.suapesquisa.com/cienciastecnologia/fontes_energia.htm

• http://www.gdse.gov.mo/por/GDSE_Pages/info.asp

•http://inovacao.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1808-23942005000300024&lng=es&nr

m=iso

•http://revistapesquisa.fapesp.br/?art=5157&bd=4&pg=1&lg=

•http://www.amsteel-international.com/envirotec/BACTERIA.htm#HIDROLISE

•http://enecibio.blogspot.com/2009/03/algas-para-producao-de-biodiesel.html

•http://www.biodiesel.gov.br/

•http://aiche.confex.com/aiche/2010/webprogram/Paper191951.html http://synechocystis.asu.edu//

•http://www.greencarcongress.com/2007/11/arizona-state-u.html

•http://www.biodieselfuelonline.com/Biodiesel_Algae.html

•http://www.sciencedaily.com/releases/2008/08/080818184434.htm

•http://www.bdtd.ufu.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=796

* Todos acessados em novembro de 2010

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Imagens• http://amanatureza.com/conteudo/noticias/angra-3-polemica-energia-nuclear

• http://manifestzine.blogspot.com/2010_03_01_archive.html

• http://ambiente.maiadigital.pt/ambiente/energia/mais-informacao-1/sobre-as-energias-alternativas/

• http://www.sescsp.org.br/sesc/revistas_sesc/

• http://construcaoearquitetura.blogspot.com/2010/03/usina-hidreletrica-de-itaipu.html

• http://gabriellamineracao.com.br/site/produtos.php

• http://petroleolusofono.blogspot.com/

•http://sosriosdobrasil.blogspot.com

•www.nrel.gov

•www.lookfordiagnosis.com

•www.butbn.cas.cz/ccala/index.php

•http://ecoserver.imbb.forth.gr

•http://arcticboy.arcticboy.com

•www.portalsaofrancisco.com.br

•http://pt.wikipedia.org

•http://quiprona.wordpress.com/2009/07/12/saccharomyces-cereviseae-turbinadas/

•http://www.jgi.doe.gov/education/bioenergy/bioenergy_6.html

•http://www.glerl.noaa.gov/seagrant/GLWL/Algae/Cyanophyta/Cards/Trichodesmium.html

•http://www.unisa.edu.au/maths/phenomics/projects.asp

•http://schaechter.asmblog.org/schaechter/images/2007/07/01/bacteroides_fragilis.jpg

•http://4.bp.blogspot.com/_gQbLhYQDz7U/TGAtUUuMfWI/AAAAAAAADX0/QpBavK4W1yw/s1600/bifidobacterium.jpg

•http://microbewiki.kenyon.edu/images/thumb/d/d7/Methanosarcina_3.jpg/300px-Methanosarcina_3.jpg

•http://visualsunlimited.photoshelter.com/gallery-image/Blog-Micro/G0000zyBNOnvNzX8/I0000IzAUniT53sg

•http://journals.sfu.ca/sigen/index.php/sigen/article/viewArticle/sigs.39508/107

•http://microbewiki.kenyon.edu/images/thumb/f/f2/Widdelpicture.jpg/200px-Widdelpicture.jpg

* Todos acessados em novembro de 2010

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Obrigada!!!