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Título: Produção e escalonamento de polihidroxibutirato produzido por Cupriavidus necator
Autor(es): Ben Lulu, Isabella Messias
Orientador(es): Krüger, Ricardo Henrique
Assunto: Polihidroxialcanoatos
Biopolímeros
Polímeros
Data de apresentação: 13-Abr-2026
Data de publicação: 31-Ago-2026
Referência: BEN LULU, Isabella Messias. Produção e escalonamento de polihidroxibutirato produzido por Cupriavidus necator. 2026. 55 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química Tecnológica) — Universidade de Brasília, Brasília, 2026.
Resumo: Os polihidroxialcanoatos (PHAs) são biopolímeros microbianos produzidos por diversos microrganismos, tipicamente em resposta à limitação de nutrientes essenciais associada ao excesso de fonte de carbono. Entre as propriedades mais relevantes desses polímeros destacam-se a biodegradabilidade, a biocompatibilidade, a resistência mecânica e o comportamento termoplástico. Além disso, suas propriedades físico-químicas podem ser moduladas pela composição monomérica durante a biossíntese, tornando-os alternativas promissoras e sustentáveis aos polímeros sintéticos derivados do petróleo. No entanto, a produção de PHAs em escala industrial ainda permanece limitada pelos elevados custos do processo produtivo, especialmente nas etapas de extração e purificação. Entre os microrganismos capazes de produzir PHAs, a bactéria Cupriavidus necator destaca-se como um dos principais organismos modelo para a produção de polihidroxibutirato (PHB), um tipo de PHA acumulado intracelularmente como reserva de carbono e energia. Devido ao seu metabolismo bem caracterizado e à sua elevada capacidade natural de acúmulo desse biopolímero, essa espécie tem sido amplamente utilizada em estudos voltados ao desenvolvimento e à padronização de processos biotecnológicos. Entretanto, a extração convencional de PHB a partir dessa bactéria emprega solventes orgânicos, como clorofórmio e diclorometano, que apresentam elevada toxicidade e significativo impacto ambiental, contrastando com o princípio de sustentabilidade que motiva o uso desses biopolímeros. Diante desse cenário, torna-se necessária a investigação de métodos mais sustentáveis para a extração do PHB. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo estabelecer um procedimento experimental de referência para a recuperação de PHB produzido por Cupriavidus necator, visando possibilitar comparações futuras com rotas alternativas e mais sustentáveis de extração e purificação. Para isso, foram realizados cultivos em meio mínimo mineral, monitorados por medições de densidade óptica e por coloração com Nile Red, utilizadas para o monitoramento do crescimento celular e do acúmulo intracelular do polímero, respectivamente. A extração e a recuperação do PHB foram conduzidas pelo método convencional com clorofórmio, permitindo a determinação do rendimento e da eficiência do processo, bem como o estabelecimento de parâmetros experimentais para a avaliação futura de métodos alternativos de extração.
Abstract: Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are microbial biopolymers produced by several microorganisms, generally in response to the limitation of essential nutrients and the excess of a carbon source. Among the desirable properties of these polymers are biodegradability, biocompatibility, mechanical resistance, and thermoplasticity. Furthermore, their physicochemical characteristics can be adjusted through monomer composition during biosynthesis, making them promising as a sustainable alternative to synthetic polymers derived from petroleum. However, the industrial-scale production of PHAs is still limited by high production costs, especially during the extraction and purification steps. Among the microorganisms capable of producing PHAs, the bacterium Cupriavidus necator stands out, being widely used as a model organism for the production of polyhydroxybutyrate (PHB), a type of PHA accumulated intracellularly as a carbon and energy reserve. Due to its well-characterized metabolism and its high natural capacity to accumulate this biopolymer, this species has been widely employed in studies focused on the development and standardization of biotechnological processes. However, the conventional extraction of PHB from this bacterium uses organic solvents such as chloroform and dichloromethane, which present high toxicity and environmental impact, contrasting with the sustainability principle that justifies the use of these biopolymers. Given this scenario, the investigation of sustainable methods for PHB extraction becomes necessary. In this context, the present work aimed to establish a reference experimental procedure for the recovery of PHB produced by Cupriavidus necator, in order to allow future comparison with alternative and more sustainable routes for the extraction and purification of this product. For this purpose, cultures were carried out in mineral minimal medium, monitored by optical density measurements and Nile Red staining, which were used to follow cell growth and intracellular polymer accumulation, respectively. The extraction and recovery of PHB were conducted using the conventional chloroform method, allowing the determination of process yield and efficiency, as well as the establishment of experimental parameters for the evaluation of alternative extraction methods.
Informações adicionais: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2026.
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