BIOSURFACTANTES Thiago Garanhani Lorival Hoffmann da Silva Florianópolis, agosto de 2006.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINACTC - CENTRO TECNOLOGICOEQA - DEPARTAMENTO DE ENG. QUÍMICA E ENG. DE ALIMENTOSEQA 5316 - ENGENHARIA BIOQUIMICAPROFESSOR: AGENOR FURIGO JR. BIOSURFACTANTES Thiago Garanhani Lorival Hoffmann da Silva Florianópolis, agosto de 2006.

2. BIOSURFACTANTES • A maioria dos surfactantes disponíveis comercialmente são sintetizados a partir de derivados de petróleo. • São moléculas anfipáticas (hidrofóbica e hidrofílica). • A porção apolar (cadeia hidrocarbonada) enquanto. • A porção polar pode ser iônica (aniônica ou catiônica), não-iônica ou anfotérica.

3. BIOSURFACTANTES • Exemplos de surfactantes iônicos: ésteres sulfatados ou sulfatos de ácidos graxos (aniônicos) e sais de amônio quaternário (catiônico). • Principal Propriedade: a formação de um filme molecular, ordenado nas interfaces, reduz a tensão interfacial e superficial

4. BIOSURFACTANTES • Aplicações industriais: detergência, emulsificação, lubrificação, capacidade espumante, capacidade molhante, solubilização e dispersão de fases. • Sintetizados por organismos vivos, desde plantas (saponinas) até microrganismos (glicolipídios) e também no organismo humano (sais biliares).

5. BIOSURFACTANTES • Países industrializados 70-75% dos surfactantes consumidos são de origem petroquímica. • Países em desenvolvimento os compostos de origem natural predominam.

7. FUNÇÃO FISIOLÓGICA • Emulsificação e solubilização de hidrocarbonetos ou compostos insolúveis em água; • Transporte de hidrocarbonetos; • Aderência-liberação de célula a superfícies; • Atividade antibiótica.

8. PROPRIEDADES DOS BIOSURFACTANTES • Atividade superficial e interfacial, pois produzem menos tensão superficial em menores concentrações de biosurfactantes; • Tolerância à temperatura e pH e força iônica; elevada estabilidade térmica e de pH ; • Biodegradabilidade; são facilmente degradáveis na água e no solo; • Baixa toxicidade; a sua baixa toxicidade permite o uso em alimentos, cosméticos e produtos farmacêuticos (efeitos alérgicos).

9. PRODUÇÃO E RECUPERAÇÃO DE BIOSURFACTANTE No isolamento usam-se hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos como única fonte de carbono em meio mineral Isolamento bactérias locais contaminadas (petróleo) Espécies de Rhodococcus, Acinetobacter, Pseudomonas, e outros Produção de biosurfactante pelas bactérias no meio A recuperação concentração do biosurfactante do meio Extraçao/isolamento

10. PARTICULARIDADES DA PRODUÇÃO DE BIOSURFACTANTES • Concentração do biosurfactante do meio de cultura é que vão determinar a viabilidade da produção em grande escala. • Geralmente, a baixa concentração e a estrutura do biosurfactante limitam a extração. • Diferentes métodos são usados nos processos de isolamento. • Ultracentrifugação, ultrafiltração, precipitação por ácido ou sal, extração pro solvente e adsorção em cromatografia. • Ainda é um processo muito caro.

11. APLICAÇÕES INDUSTRIAIS • O maior mercado para os biossurfactantes é a indústria petrolífera. • A maioria da produção é usada em processos relacionados à indústria petroquímica. • Algumas aplicaçoes especificas em desenvolvimento. A seguir

12. BIORREMEDIAÇÃO • Trata-se de um processo ou estratégia que busca destoxificar o solo ou outros ambientes contaminados fazendo uso de microorganismos (fungos, bactérias, etc) e de enzimas. • Os biossurfactantes aumentam a interação superficial A/O. • Aceleram a degradação de vários óleos por microrganismos e promovem a biorremediação de águas e solos. • A capacidade dos biossurfactantes em emulsificar e dispersar hidrocarbonetos em água aumenta a degradação de compostos poluentes. • O uso de biossurfactantes na biodegradação de pesticidas vem sendo objeto de investigação. • Os biosurfactantes também são úteis na biorremediação de locais contaminados com metais pesados tóxicos como urânio, cádmio e chumbo.(Arthrobacter, Pseudomonas, Corynebacterim e B . Subtilis}

13. LIMPEZA DE RESERVATÓRIOS DE ÓLEOS biosurfactantes Reservatório altamente viscosos viscosidade Não podem ser bombeados Resíduos e oleos formação de emulsões O/A Lavagem com solvente ou manual sedimentam Facilita o bombeamanto Perigoso demorado e caro A utilização de biossurfactantes para a limpeza de tanques, em substituição aos surfactantes convencionais, promoveu a limpeza e recuperação de 90% dos Hidrocarbonetos presentes no resíduo.

14. .RECUPARAÇÃO MELHORADA DO PETRÓLEO ( MEOR ) • A MEOR consiste em uma tecnologia de recuperação terciária do petróleo que utiliza microrganismos ou produtos de seu metabolismo para a recuperação de óleo residual . • Os microrganismos produzem polímeros e surfactantes que reduzem a tensão superficial óleo-rocha. • Reduzindo as forças capilares que impedem a movimentação do óleo através dos poros da rocha • Os biossurfactantes também auxiliam na emulsificação e na quebra dos filmes de óleo das rochas • Para ser útil na MEOR os microrganismos devem ser aptos a crescer em condições extremas, como alta temperatura, pressão,salinidade e baixa tensão de oxigênio.

15. EFEITOS • Formação de gás e aumento da pressão; • Produção de ácido e degradação da matriz calcárea; • Redução na viscosidade do óleo e da tensão interfacial pela produção de biossurfactantes; • Produção de solventes; • Degradação de macromoléculas do óleo, resultando em diminuição da viscosidade.

16. APLICAÇÕES TERAPÊUTICAS • A surfactina, um dos mais conhecidos biosurfactantes, possui várias aplicações farmacêuticas como: • A inibição da formação de coágulos, • Formação de canais iônicos em membrana, • Atividade anti-bacteriana e antifúgica, atividade antiviral e antitumoral. • O biosurfactante produzido por R. eryhropolis inibiu o vírus do herpes e o vírus parainfluenza.

17. INDUSTRIA DE ALIMENTOS • Os biossurfactantes são utilizados como emulsionantes no processamento de matérias-primas . • Os agentes tenso-ativos encontram aplicação em panificação e produtos derivados de carne, onde influenciam as características reológicas da farinha e a emulsificação de gorduras.

18. Outras aplicações • Indústria de papel • Têxtil e cerâmica • Biosurfactantes na mineração • Produtos de higiêne e cosméticos • Agricultura

19. Conclusão • Os biosurfactantes apresentam diversas vantagens em relação aos surfactantes sintéticos • Podendo ser utilizados em uma gama de aplicações industriais. • Não são amplamente utilizados devido aos altos custos de produção. • Estudos e novas tecnologias.

20. Bibliografia • NITSCHKE, M e PASTORE, G.M. Biosurfactantes: Propriedades eaplicações. • Química Nova. Vol 25, nª- 5,772.776,2002. • Sites complementares: • http://www.scielo.br/scielo - visitado 01/08/2006 • http://www.scielo.org.pe/scielo - visitado 01/08/2006 • http://www2.petrobras.com.br/tecnologia - visitado 01/08/2006