Resumo

Zymomonas mobilis, bactéria anaeróbia, metaboliza glicose, frutose ou sacarose gerando quantidades equimolares de etanol e CO2. A glicose atua como indutor de glicose-frutose oxidorredutase (GFOR) e glucono-lactonase (GL), enzimas periplasmáticas de Z. mobilis, responsáveis por promover a oxidação de aldoses em ácidos aldônicos e a redução de cetoses a polióis. Para a separação de biomassa e etanol tem sido relatado o uso de métodos alternativos à centrifugação, como os processos de separação com membranas. O objetivo do trabalho foi empregar um módulo de membrana na etapa de concentração e separação de células e etanol, visando o aumento da biomassa, para o potencial uso desta em processo de bioconversão. Z. mobilis ATCC 29191 foi cultivada em meio contendo sais nutrientes e glicose. Os ensaios foram realizados em reator com 0,5L de volume útil, a 30°C e pH 5,5. O módulo de separação, de inox e acoplado externamente ao biorreator, continha uma membrana cerâmica tubular de α-alumina, com tamanho de poro de 0,64 μm, e área de 0,01m2. Ao término do cultivo, o caldo foi permeado pela membrana, com v=1,5.10-6 m/s e p=2bar. Após, as células foram recirculadas para o fermentador e completado o volume com meio início de uma nova batelada. Em termos de comparação, foram realizados ensaios em pé-de-cuba, no qual, ao final do cultivo, 15% do volume total foi mantido no reator e completado o volume com meio de cultura iniciando nova batelada. A concentração celular (Xf), a conversão de substrato em células (YX/S) e em etanol (YP/S) e a atividade de GFOR/GL foram determinadas. Com relação à Xf, aumento médio de 35% foi observado quando realizada a concentração das células com a membrana cerâmica e 18% de incremento nos testes em pé-de-cuba, podendo ser devido à presença de etanol remanescente (41g/L). No ensaio com a membrana cerâmica, foi estimado um aumento de YX/S de 0,032 para 0,043g/g e queda menos acentuada em YP/S, de 0,47 para 0,45, acarretando redução no rendimento em etanol. Maior atividade enzimática de GFOR/GL foi atingida com as células provenientes do ensaio com pé-de-cuba em comparação com as previamente concentradas na membrana, possivelmente devido a algum dano intracelular que pode ter afetado negativamente a ação catalítica durante a permeação através do módulo filtrante. Apesar de preliminares, os resultados indicam a viabilidade do uso do sistema de membranas para a concentração de biomassa e separação de etanol dos cultivos de Z. mobilis.