Biodesulfurização de Derivados de Petróleo

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Biodesulfurizaçãode Derivados de Petróleo 
Remover o enxofre, preservar a energia: inovação sustentável no refino de petróleo
Rio de Janeiro, 30 de Setembro de 2025
Integrantesdo grupo
Vinicíus Batista de Souza - 121044696
Sarah Silva Alves Ferreira - 122031400
Fábio da SIlva Azevedo - 121083747
Ana Clara Ruiz - 122130246
Mariana Reis - 122135416
Arthur Sampaio Marinho - 122132387
Paulo Thierry Fernandes - 120047764
Gabriela Abreu de Freitas - 121088975
Introdução
A destilação do petróleo origina frações como → nafta,
querosene, diesel, gasóleo pesado (HGO);
O processo de hidrodessulfurização (HDS) remove a
maior parte do enxofre;
O problema: compostos aromáticos sulfurados
recalcitrantes (dibenzotiofeno e derivados) sobram
mesmo após HDS, principalmente no diesel e no
gasóleo.
Objetivo
Biodesulfurização de derivados do petróleo via caminho 4S como uma etapa
complementar à hidrodessulfurização (HDS), visando reduzir ainda mais o teor de
enxofre nos combustíveis sem destruir o esqueleto de carbono do combustível.
Fonte: Sysbiotech (2025)
VIa 4s
Fonte: Autoria própria
Figura 3: Esquema de processo 4S, mostrando as quatro etapas com as enzimas e cofatores.
Microorganismos da via 4s
Fonte: ResearchGate (2013)
Figura 4: Imagem MEV da Rhodococcus erythropolis IGTS8
Principal modelo: Rhodococcus
erythropolis IGTS8.
Possui o operon dszABC + dszD,
responsável pelas enzimas que
degradam DBT.
Gram-positiva, actinobactéria,
conhecida pela tolerância a compostos
hidrofóbicos do petróleo.
Outros gêneros também apresentam
potencial: Gordonia, Mycobacterium,
Pseudomonas.
Fundamentação do Fluxograma da via 4S
Reatores experimentais (Prasoulas et al., 2021) mostram apenas a etapa central do
processo 4S.
Revisões (Abin-Fuentes et al., 2013) destacam gargalos: inibição por 2-HBP e limitações
de transferência de massa.
Relatórios técnicos (DOE/OSTI) descrevem fluxos de processo em escala de refino.
Com base nisso o fluxograma apresentado é uma proposta fundamentada, unindo o
núcleo enzimático 4S com operações típicas de bioprocessos.
Fluxograma da via 4S
Pré-tratamento
Emulsificação
óleo-água
Óleo/ fração de
petróleo
Água
Água +
Nutrientes
Agentes
emulsificantes/
surfactantes
Biorreator
Células de
Rhodococcus
erythropolis + O₂
Separação óleo/
água
Recuperação de
Biomassa
Células de
Rhodococcus
Remoção do
inibitório 2-HBP
Solventes orgânicos
Tratamento de
efluentes
Água residual + 2-HBP concentrado
óleo dessulfurizado
Pré-tratamento
Equipamentos: tanque de recepção, filtros grossos, trocador de calor.
Justificativa: óleos pesados têm alta viscosidade; o pré-tratamento reduz sólidos e
ajusta temperatura/viscosidade para melhor contato com fase aquosa.
Entradas: fração petrolífera a ser dessulfurizada e possível óleo pós-HDS
Saídas: óleo condicionado para emulsão + sólidos removidos.
Emulsificação óleo-água
Equipamentos: tanque de mistura com agitador/ emulsor, dosadores para nutrientes e
co-substrato (glicerol ou succinato) e agentes emulsificantes/surfactantes.
Justificativa: As reações da via 4S só ocorrem no meio aquoso, porque as enzimas
(DszA, DszB, DszC) são intracelulares. Emulsificação aumenta a área interfacial e a taxa
de transferência de DBT.
Entradas: óleo condicionado, meio nutritivo, micro-organismos (inóculo). 
Saídas: sistema óleo/água pronto para o bioreator.
BioRreator
Fonte: Prasoulas (2021)
① Glass cylinder – o reator propriamente dito.
② Sparger – entrada de ar para fornecer oxigênio às células.
③ Gas flow meter – controle do fluxo de ar.
④ Water bath – controle de temperatura.
⑤ Sampling port – ponto para retirar amostras.
Figura 4: Imagem de um Biorreator Aerado 
O biorreator fornece O₂, agitação e controle de pH/T°,
essenciais porque as enzimas dependem de O₂ e de
cofatores reduzidos.
Entradas: emulsão óleo/água + O₂ + nutrientes
Saídas: óleo parcialmente dessulfurizado em mistura
com fase aquosa, 2-HBP formado internamente, CO₂,
H₂O, sulfato dissolvido.
Separação óleo-água
Equipamentos: decantador gravitacional com coalescedor, centrífuga óleo/água, ou
separador por membrana.
Justificativa: separar o óleo dessulfurizado da fase aquosa (onde estão células, sulfato
e 2-HBP). Separação eficiente reduz retenção de 2-HBP no óleo e facilita recuperação
de biomassa.
Entradas: saída do biorreator (mistura). 
Saídas: óleo dessulfurizado para saída/recuperação; fase aquosa concentrada em
biocatalisador e produtos.
Recuperação deBiomassa
Equipamentos: centrífuga, decantador; tanque de reaquecimento para recircular
inóculo.
Justificativa: centrifugação permite reutilizar parte da biomassa, mantendo alta
densidade celular no reator para alta taxa de conversão e reduzir a necessidade de
cultivo contínuo, visto que produzir células de Rhodococcus é caro.
Entradas: fase aquosa do separador.
Saídas: fração reciclada para o biorreator; excesso de biomassa para
tratamento/valorização.
Remoção do inibitório 2-HBP
Equipamentos: extração líquido-líquido com solvente, coluna de adsorção com carvão
ativado ou reação enzimática de conversão para 2-MBP para reduzir toxicidade).
Justificativa: O 2-HBP (2-hydroxybiphenyl) é apolar, lipofílico e se acumula na
membrana celular afetando o transporte de nutrientes. Além disso, inibe diretamente a
enzima DszB, responsável pela última etapa da via 4S (HBPS → 2-HBP + sulfato).
Reduzindo drasticamente a taxa de conversão, mesmo com substrato disponível.
Entradas: fase aquosa do separador, eventual solvente de extração ou adsorvente.
Saídas: Água parcialmente depurada e 2-HBP concentrado (resíduo).
Tratamento de efluentes
Equipamentos: unidade de tratamento biológico/oxidativo para água, unidade de
tratamento de gases.
Justificativa: remover sulfato/resíduos orgânicos e eventuais solventes; tratar
emissões antes do descarte.
Entradas: Água residual, ar/gases do biorreator e eventuais solventes de etapas
anteriores.
Saídas: Óleo dessulfurizado, efluente aquoso tratado, lodo biológico, gases tratados e
solventes recuperados 
Considerações finais
Resolução ANP nº 968/2024: Define as especificações e qualidade dos combustíveis, incluindo
os limites de enxofre para o diesel. 
Os dois tipos de diesel são S10 e S500, e seus limites de enxofre: 10 mg/kg (ou ppm) para o S10
e 500 mg/kg (ou ppm) para o S500.
RefeRências
[1] PORTAL FATOR BRASIL. Petrobras assina contrato de fornecimento de petróleo com estatal indiana. 13 fev. 2025. Disponível em:
https://www.revistafatorbrasil.com.br/2025/02/13/petrobras-assina-contrato-de-fornecimento-de-petroleo-com-estatal-indiana/. Acesso em: 30 set.
2025.
[2] SYSBIOTECH. Bioreactor for cell culture 450L. Disponível em: https://en.sysbiotech.at/bioreactor-cell-culture-450l/. Acesso em: 30 set. 2025.
[3] RESEARCHGATE. Typical SEM image of Rhodococcus erythropolis IGTS8. Disponível em: https://www.researchgate.net/figure/Typical-SEM-image-of-
Rhodococcus-erythropolis-IGTS8-Such-electron-micrographs-were-used_fig2_235780244. Acesso em: 30 set. 2025.
[4] EL-GENDY, Nour Shafik; NASSAR, Hussein Nabil. Biodesulfurization in Petroleum Refining. Beverly, MA: Scrivener Publishing; Hoboken, NJ: Wiley, 2021.
[5] PRASOULAS, G.; DIMOS, K.; GLEKAS, P. et al. Biodesulfurization of dibenzothiophene and its alkylated derivatives in a two-phase bubble column
bioreactor by resting cells of Rhodococcus erythropolis IGTS8. Processes, v. 9, n. 6, p. 981, 2021. DOI: https://doi.org/10.3390/pr9060981.
[6] ABIN-FUENTES, A.; EL-SHAKHS, N. A.; STOLZ, A.; BARNES, J. M.; FOGLER, H. S. Exploring the mechanism of biocatalyst inhibition in microbial
desulfurization. Applied and Environmental Microbiology, v. 79, n. 23, p. 7050–7058, 2013. DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.02154-13.
[7] FOLSOM, B. R.; CHAPMAN, P. J.; PFENNINGER, W. F. Microbial desulfurization of alkylated dibenzothiophenes. Applied and Environmental
Microbiology, v. 65, n. 11, p. 4967–4972, 1999. DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.65.11.4967-4972.1999.
[8] MONTICELLI, F.; SOUZA, T. S.; SILVA, R. T. et al. Kinetic
modeling and process engineering aspects of biodesulfurization of liquid fuels: review and
analysis. Biotechnology Advances, v. 29, n. 4, p. 451–463, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2011.04.004.
[9] UNITED STATES. Department of Energy. Gasoline Biodesulfurization DE-FC07-97ID13570. Washington: U.S. Department of Energy, 2002. Disponível
em: https://www.osti.gov/servlets/purl/791501. Acesso em: 30 set. 2025.
[10] YI, B.; ZHANG, Y.; GAO, P.; ZHENG, Y. Investigations in enhancement biodesulfurization of model compounds. Fuel Processing Technology, v. 186, p.
69–77, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2018.12.003.
https://www.osti.gov/servlets/purl/791501?utm_source=chatgpt.com
Agradecimentos