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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA Centro de Ciências Biológicas - Microbiologia Geral – MIP 7013 Professor Admir Jo

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA Centro de Ciências Biológicas - Microbiologia Geral – MIP 7013 Professor Admir José Giachini. MICRORGANISMOS E ENERGIA. Ana Letícia Trivia Júlia Corrêa de Oliveira Marina Bacha Nascimento 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 Jo

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Presentation Transcript

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

  2. 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).

  3. Não renováveis (fóssil) Fontes de energia: Petróleo Carvão mineral • Gás natural

  4. Fontes de energia: Renováveis (não fóssil) Solar Eólica Hidráulica Biomassa

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

  6. 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

  7. Biodiesel • Processo tradicional: plantas oleaginosas • - esterificação: ácido carboxílico + álcool ésteres + água • - transesterificação: ácido carboxílico + álcool ésteres + glicerol • - craqueamento: temperatura > 450° C ou • Processo microbiológico: • - algas • cianobactérias (OGM) • Gênero Synechocystis Fonte: http://enecibio.blogspot.com

  8. 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)

  9. Biogás • 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 CH4 e CO2 • - Grupos microbianos importantes: bactérias fermentativas, acetogênicas e metanogênicas

  10. 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;

  11. - Acetogênese: oxidação dos produtos formados na acidogênese, realizada pelas bactérias acetogênicas. Produção de CO2, H+ e acetato; - Metanogênese: Realizado por bactérias metanogênicas em substratos como ácido acético (CH3COOH), metanol (CH3OH), CO2 e H+ .

  12. - 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/

  13. Grupos microbianos envolvidos: • - Bactérias fermentativas: responsáveis pela hidrólise e acidogênese • Gêneros: Bacteroides, Eubacterium, Lactobacillus, Butyribio, Bifidobacterium e Clostridium; • - Bactérias acetogênicas: grupo intermediário que produz substrato das metanogênicas. Metabolizam os compostos da hidrólise e acidogênese;

  14. - Bactérias metanogênicas: bactérias anaeróbias estritas, de necessidades nutricionais simples, que não necessitam de aminoácidos ou peptídeos. • Gêneros: Methanobacterium, Methanospirillum,Methanobrevibacter, Methanosarcina e Methanotrix (Methanosaeta). - 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.

  15. 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

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

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

  18. Hidrogênio • Maior vantagem; • Alta flexibilidade; • Maneiras diferentes; • Diferentes organismos.

  19. Fonte: Prado et al., 2006.

  20. Biofotólisedaágua Luz H2O O2 + H2 Fotodecomposição de compostosorgânicos Luz C6H12O6 + H2O 12H2 + 6CO2 Fermentação de compostosorgânicos C12H22O11 + 5H2O 4CH3COOH + 4CO2 + 8H2

  21. Fonte: Prado et al., 2006

  22. Scenedesmus obliquus Nostoc muscorum Rhodobacter capsulatus Enterobacter aerogenes

  23. Fonte: www.greenjobs.com

  24. Etanol (álcool) Cana-de-açúcar Bagaço da cana • Pré-tratamento • Deslignificação • Fermentação • (levedura Pichiastipitis) • Destilação Açúcares Conteúdo sólido Fermentação Sacarificação Etanol Fermentação

  25. Estrutura do etanol Reação de fermentação GLICOSE → 2CO2 + 2 ETANOL

  26. Saccharomyces cereviseae Pachia stipitis Trichodesmium sp. Synechocystis sp.

  27. Etanol a partir de cianobactérias - Pesquisas da Universidade do Havaí Fonte: http://revistapesquisa.fapesp.br

  28. 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

  29. ReferênciasEletrônicas • 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&nrm=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.htmlhttp://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

  30. 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

  31. Obrigada!!!

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