Produção de goma xantana em reator aerado utilizando resíduos da indústria de energia

Abstract

O gerenciamento sustentável da água produzida (AP) e a recuperação de petróleo representam grandes desafios à indústria de petróleo. Por esses motivos, avaliou-se uma estratégia biotecnológica para reúso da AP com a produção simultânea de goma xantana por Xanthomonas campestris em culturas contendo AP em distintas concentrações (10, 15, 25, 50 e 100%) ou AP dialisada (APD), sacarose, glicerina bruta e constituintes de meio salino mineral, bem como a aplicação do estresse celular alcalino e do surfactante Triton X-100. Esse trabalho se propõe a resolver as limitações de uso da AP e produção de goma xantana para reaproveitá-los na cadeia extrativa de petróleo. Foi constatada produção de xantana até a concentração de AP25%, sendo superior aos achados com o controle produzido em meio com água destilada (AD), esse último semelhante à produção com APD (8,55 g/L). Em reator aerado, APD produziu 17,3 g/L de goma xantana contra os 13,9 g/L obtidos com AD (p<0,01). Houve redução da viscosidade de goma xantana com o aumento da concentração de AP, bem como a incorporação na goma xantana de sais e metais oriundos da AP, como verificado por meio das técnicas de espectroscopia de raios X por dispersão em energia e microscopia eletrônica de varredura. AP10% resultou em soluções com viscosidade total de 308 mPa.s/L, semelhante a AD (320 mPa.s/L), mas superior a AP25% (58,7 mPa.s/L), sugerindo o uso de AP10% para produções sem a prévia diálise. Resultados termogravimétricos indicam maior termoestabilidade da xantana produzida com APD que o controle comercial. A análise por Espectroscopia Raman demonstrou que os produtos apresentaram perfil químico característico de xantana e a intensidade do pico de ~1090 cm-1 indicou que a concentração de AP influenciou a composição molecular da goma xantana, especialmente quanto à redução do teor de constituintes de xantana (glicose, manose, ácido glicurônico) e aumento do teor de piruvato. O estresse alcalino (pH 9,5) aumentou a população microbiana (p<0,01), bem como a produção de goma xantana de baixa viscosidade com o uso de AD e AP15%, a exceção de APD que resultou em maior produção e viscosidade de goma xantana (p<0,0001). A cultura também demonstrou tolerância frente à aplicação do surfactante Triton X-100, resultando em aumento da viscosidade da goma xantana quando utilizada a concentração de 0,5% do surfactante nos meios de produção com AD e APD, sugerindo melhora das interações intermoleculares da goma xantana. A associação do estresse alcalino e aplicação do surfactante apresentou como melhores resultados o aumento da produção de goma xantana em 88,7% e da viscosidade de suas soluções em 190,4% (p<0,0001), no meio contendo APD, produto esse contendo todas características espectrais de goma xantana, como observado por Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier. Não obstante a elevada salinidade, foi demonstrada a produção de goma xantana em AP, bem como a influência desse constituinte na composição molecular, reologia e termoestabilidade da goma xantana. A tecnologia desenvolvida “surfactant/alkali-stress” possibilitou o aumento do rendimento e viscosidade de goma xantana para aplicação na cadeia extrativa de petróleo.