ISEP - DM – Biorrecursos
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Percorrer ISEP - DM – Biorrecursos por orientador "Caetano, Nídia de Sá"
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- Estudo do efeito de parâmetros ambientais na acumulação de compostos de valor acrescentado na Chlorella zofingiensisPublication . Pedrosa, André Filipe da Silva; Caetano, Nídia de SáAtualmente é fundamental encontrar novos cenários e soluções mais sustentáveis, ideias mais limpas e inovadoras, de forma a privilegiar o que é natural, suprindo assim as nossas necessidades como espécie humana, permitindo obter produtos de alto valor comercial com o menor impacto possível para o meio ambiente. Para satisfazer algumas destas necessidades, surgem as microalgas, seres que através das suas características surgem como um bom potencial de investimento e uma boa forma de “limpar” os ecossistemas. A Chlorella zofingiensis é uma microalga que tem uma taxa de crescimento rápida e uniforme, tornando assim possível o encurtamento da duração de cada ensaio. O estudo realizado teve como objetivo otimizar a produção de astaxantina através da alteração dos parâmetros ambientais no cultivo da Chlorella zofingiensis em meio BBM. Os parâmetros estudados incluíram o fotoperíodo (8 ou 12 ou 16 horas), o stress nutritivo (0 dias ou 10 dias ou 20 dias) e a suplementação de luz laranja (0 ou 12 ou 24 horas). As culturas realizadas que apresentaram maiores concentrações de carotenoides foram as submetidas a um fotoperíodo de 16 horas de iluminação, com suplementação de luz laranja e efeito de stress nutritivo ao longo de todo o ensaio. A concentração de carotenoides totais, CAR, mais elevada que foi obtida foi de 11,97±0,06 mg/L e a de astaxantina foi de 9,97±0,04 mg/L (obtida no ensaio 16F20N24L). A astaxantina representa 83,21% dos carotenoides totais, ficando a sobrar cerca de 16,79% para os restantes, como por exemplo, a luteína. Uma vez identificadas as condições que permitiram obter a máxima concentração de carotenoides totais em escala de bancada, procedeu-se ao scale-up para cultivo em fotobiorreatores de 15 L. O ensaio de scale-up veio demonstrar que o escalamento realizado originou os resultados esperados, visto que o crescimento celular e a produção de carotenoides tiveram comportamento idêntico ao observado no ensaio à escala de bancada em que foram alcançados os melhores resultados (16F20N24L). A concentração de biomassa obtida no ensaio escalado ao fim de 20 dias de cultivo foi de 5,80 g/L e a concentração de carotenoides foi de 10,34 mg/L, dos quais cerca de 82% correspondem a astaxantina (8,47 mg/L). Assim, conclui-se que o cultivo de Chlorella zofingiensis em meio sem nutrientes com fotoperíodo 16L:8D (horas de luz: horas no escuro), com suplementação de luz laranja permite otimizar a acumulação de pigmentos acessórios que podem vir a ser distribuídos industrialmente.
- Maximizing Spirulina's value in a biorefinery approachPublication . Santos, Carolina Ascenso dos; Caetano, Nídia de SáWith the pressing global environmental challenges there is an increasing need for sustainable and circular bioresource management. This thesis explores the multifaceted potential of Spirulina in various sectors, leading to the idealisation of a biorefinery. The study begins by assessing Spirulina’s properties, culture conditions and applications that boost its potential for a sustainable biorefinery development, emphasizing its versatility in producing high-value compounds and its contributions to several industrial sectors. Experimentally, Spirulina was cultivated and high-value compounds, such as lipids, phycocyanin and antioxidants, were obtained with the use of eco-friendly extraction methods. Additionally, Spirulina was incorporated as a functional ingredient in butter. Sensorial analyses were conducted revealing positive consumer acceptance and the potential for Spirulina to enhance the nutritional profile of everyday foods. Then, Spirulina was tested as an organic soil corrective. Through comparative tests, it was shown that Spirulina improved germination, by 150%, and plant growth, underscoring its potential in promoting sustainable agricultural practices. Finally, aggregating the results and inputs from the literature, the concept of a Spirulina-based biorefinery was explored, identifying viable process routes and multiple processes integration, such as the reuse of waste streams. The results indicate that with strategic process optimization, Spirulina-based biorefineries could contribute significantly to reducing environmental negative impact while offering economically viable solutions, supporting a circular bioeconomy.
- Valorização da Borra de Café através da Produção de EtanolPublication . Nogueira, Vítor Martins; Caetano, Nídia de SáO café, uma das bebidas mais populares do mundo, carrega consigo um enorme encargo ambiental e económico na forma de seus resíduos, gerados ao longo do seu processo de produção, tais como a borra de café, a fração inutilizada do café gerada após a sua infusão. Tradicionalmente, a borra de café é subaproveitada ou descartada e, devido a sua elevada carga orgânica, se torna tóxica ao ambiente. Devido ao seu alto valor biológico, esta corrente de resíduo apresenta um enorme potencial de valorização para a conversão em bioprodutos de valor agregado. Portanto, com vista à minimização desta problemática, numa perspetiva de economia circular, este trabalho propõe a valorização da borra de café através da produção de bioetanol. Este trabalho visou a otimização do processo de produção do bioetanol, o qual se resume em três etapas: i) pré-tratamento, ii) hidrólise enzimática e iii) fermentação. Na primeira etapa de sacarificação, isto é, de libertação dos açúcares da biomassa de borra de café, nomeadamente o prétratamento e hidrólise enzimática, foram estudados os efeitos dos parâmetros operatórios concentração de ácido sulfúrico (c H2SO4 = 1, 3 e 5% v/v), tempo de reação (t = 4, 6 e 8 horas), temperatura (T = 60 e 85 °C) e razão de líquido/sólido (R L/S = 6 – 25) no pré-tratamento, e a utilização de distintos complexos enzimáticos, Accellerase® 1500 (Genencor International, B.V.), GC 151 (Genencor International, B.V.) Viscamyl Flow (DuPont Industrial Biosciences), e respetivas proporções de dosagens (Accellerase; GC:VIS µL/g), na hidrólise enzimática. Na etapa final de fermentação, avaliouse o rendimento da produção de etanol quando foram usadas as leveduras: Saccharomyces cerevisiae e Pichia stipitis. A melhor combinação dos parâmetros originou um rendimento médio em açúcares totais no hidrolisado de 38,5 g/100 g, sendo que são 0,92 g/100 g de celobiose, 5,38 g/100 g de glicose, 29,84 g/100 g de xilose e 3,13 g/100 g de arabinose, com geração de 0,08 g/L de ácido acético e não foram detetados compostos inibidores da fermentação (furfural e hidroximetilfurfural). As condições deste ensaio otimizado foram de: c H2SO4 = 3% v/v, t = 8 horas, T = 85 °C, R L/S = 15 e GC:VIS = 40:10 µL/g. Nestas condições operatórias, foi obtida uma concentração de 4,51 g/L de etanol, em 36 horas, para a Saccharomyces cerevisiae e uma concentração de 2,09 g/L, em 24 horas, para a Pichia stipitis. Os resultados deste trabalho, estimulam o desenvolvimento da investigação acerca da valorização da borra de café, explorando-a como uma matéria-prima para a produção de produtos de valor, e não apenas de bioetanol, contribuindo assim para o avanço da bioeconomia circular e do desenvolvimento sustentável.
- Valorização da Borra de Café Recuperação de TaninosPublication . Vilar, Mickael de Azevedo; Caetano, Nídia de SáO elevado consumo de café ao nível mundial, faz da borra de café um dos resíduos mais abundantes no mundo. Esta, apresenta um elevado potencial de contaminação devido aos compostos tóxicos que fazem parte da sua constituição (taninos, cafeína e polifenóis, entre outros). Assim, o seu descarte, em condições muitas vezes descontroladas, representa um grande risco para o meio ambiente. Numa tentativa de resolução parcial deste problema, enquanto se prolonga a vida do café, numa ótica de economia circular, este projeto tem como objetivo otimizar as condições de extração de um composto de valor – os taninos – em amostras com diferentes proveniências (cápsulas de café, borra de cafetarias). Neste trabalho, numa primeira fase, os parâmetros que se variaram para a extração dos taninos foram os seguintes: tipo de amostra (borra de café corrente, borra de café de cápsulas), tipo de solvente (acetona, metanol, etanol e água), temperatura de extração (50 ºC, T.A. (21-23 ºC)), tempo de extração de 1 hora e borra seca. Os resultados obtidos nesta etapa foram submetidos ao concurso jovens profissionais APESB, tendo sido apresentados no 19º ENASB/12ª JTIR. Numa segunda fase para além dos parâmetros referidos anteriormente, testou-se tempo de extração 2 horas, e teor de humidade da amostra 53 %, e ainda extração com 2 contactos. A melhor combinação dos diferentes parâmetros permitiu realizar uma extração de 17,7 mg de taninos de 40 g de borra de café seca, sendo este ensaio o que originou o melhor rendimento (0,044%). As condições deste ensaio foram: borra de café corrente com teor de humidade de 53%, extração realizada à temperatura de 50 ºC com 1 hora de contacto e como solvente de extração o etanol, a partir de 40 g de borra de café seca com 200 ml de solvente. Estima-se, assim que o sucesso deste processo poderia fomentar uma indústria com matériaprima residual, o que poderia levar à criação de inúmeros postos de trabalho e produção de um bioproduto de valor, contribuindo para a dinamização da bioeconomia circular e a valorização dos biorresíduos.