1 - Microalgas e Cianobactérias

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Utilização de micro-organismos fotossintetizantes na produção de 
bioplásticos 
 
Os micro-organismos fotossintetizantes (microalgas e cianobactérias) podem 
se tornar fontes bastante interessantes na produção de bioplásticos, agregando 
valor ao produto, uma vez que não competem espaços com a agricultura para 
realização do seu cultivo, são um grupo de micro-organismos que possuem um 
curto tempo de geração, não necessitam de fontes nutricionais onerosas para 
seu crescimento, apenas água, sais, energia luminosa proveniente do sol ou 
lâmpadas artificiais e fonte de carbono proveniente dos gases atmosféricos 
(CO2), transformando o dióxido de carbono em oxigênio, essencial para os 
humanos, o que também enriquece a possibilidade do seu uso, como agente 
redutor dos gases do efeito estufa. O uso de resíduos industriais também pode 
ser interessante no cultivo desses micro-organismos para produção de 
biomoléculas de interesse comercial, como os PHAs. Essa possibilidade 
também torna esses micro-organismos atrativos no tocante ao aproveitamento 
desses resíduos, evitando que esses, sejam descartados no meio ambiente e 
venham futuramente causar diversos danos, como por exemplo, a eutrofização 
dos leitos d’água. 
Costa et al., 2018 – UFBA – Brasil 
Influence of nitrogen on growth, biomass composition, production, and 
properties of polyhydroxyalkanoates (PHAs) by microalgae 
- Chlorela minutissima, Synechococcus subsalsus e Spirulina sp. 
- Este estudo buscou avaliar a influência da disponibilidade de nitrogênio no 
crescimento celular, composição da biomassa, produção e as propriedades de 
polihidroxialcanoatos durante o cultivo das microalgas. 
- Chlorella minutissima não produziu esses polímeros mesmo em um ambiente 
deficiente em nitrogênio. Os maiores acúmulos do polihidroxialcanoatos 
ocorreram após 15 dias de cultura, com concentração de 16% (peso celular 
seco) produzida pela cepa Synechococcus subsalsus e 12% pela Spirulina sp. 
LEB-18. Poli-hidroxialcanoatos produzidos por Synechococcus subsalsus e 
Spirulina sp. LEB-18 apresentou diferentes propriedades térmicas e físicas, 
indicando a influência da produção de cepas nas propriedades dos poli-
hidroxialcanoatos. Os polímeros obtidos consistiam em monômeros de cadeia 
longa com 14 a 18 átomos de carbono. 
- Uma nova composição, uma vez que não foram encontrados PHAs a partir 
dessas cianobactérias. 
 
Costa et al., 2019 – UFBA – Brazil 
Microalgae as source of polyhydroxyalkanoates (PHAs) — A review 
- Vários estudos sugerem que as microalgas são um tipo de micro-organismos 
que podem ser usados para obter PHAs a um custo mais baixo porque têm 
requisitos mínimos de nutrientes para o crescimento e são fotoautotróficos por 
natureza, ou seja, usam luz e CO2 como suas principais fontes de energia. 
- Estudos de estimulação da síntese de PHA por microalgas ainda são 
considerados incipientes. Ainda assim, é claro que as microalgas têm potencial 
para produzir biopolímeros com menor custo e podem desempenhar um papel 
vital no meio ambiente. 
- Quando as microalgas estão em circunstâncias extremas causadas por 
estresse nos fatores bióticos e/ou abióticos, elas podem produzir PHAs como 
uma forma de armazenamento de energia, para superar e/ou aclimatar essas 
condições. Fatores abióticos são os que mais interferem e estimulam a síntese 
de biopolímeros. 
- Uma série de estudos sugeriu que a produção de PHA por microalgas ocorre 
quando esses microrganismos crescem em um ambiente com deficiência de 
nutrientes. 
- Quando as microalgas crescem em ambientes deficientes em compostos tais 
como nitrogênio e/ou fósforo, suas vias metabólicas são desviado para produzir 
compostos ricos em carbono, como PHAs, que atuam como fonte de 
armazenamento de energia. 
 
- A obtenção de PHAs a partir de microalgas pode ser caracterizada como uma 
importante ferramenta para reduzir os custos de obtenção dos polímeros e, 
portanto, para proporcionar uma maior competitividade em relação aos 
sintéticos. As microalgas são consideradas uma fonte promissora para a 
produção de PHAs, pois são os únicos micro-organismos que acumulam PHAs 
por fotossíntese, e podem desempenhar papel vital para o meio ambiente. 
Gonzáles-Balderas et al., 2020 – México 
Influence of mold temperature on the properties of wastewater-grown 
microalgae-based plastics processed by injection molding 
- Este estudo avalia o desenvolvimento de plásticos de base biológica de 
Desmodesmus sp. e biomassa Tetradesmus obliquus cultivada em águas 
residuárias. Além disso, avalia os efeitos de temperatura do molde sobre as 
propriedades mecânicas e viscoelásticas dos bioplásticos por mecânica 
dinâmica análise (DMA), testes de tração e capacidade de captação de água 
(WUC). 
 
Mathiot et al., 2019 – França 
Microalgae starch-based bioplastics: screening of ten strains and 
plasticization of unfractionated microalgae by extrusion 
- Dez cepas de microalgas foram selecionadas para a produção. 
- Ankistrodesmus falcatus (NIES-2195), Chlamydomonas reinhardtii (strains 
DW15 e 11-32A), Chlorella sorokiniana (NIES-2173), Chlorella variabilis (NC-
64A), Chlorella vulgaris (NIES-227), Parachlorella kessleri (NIES-2152), 
Scenedesmus acutus (NIES-94), Scenedesmus obliquus (NIES-2280) and 
Scenedesmus sp. 
- Microalgas foram consideradas neste trabalho como um novo recurso para o 
desenvolvimento de bioplásticos à base de amido. 
- Este estudo deixa perspectivas abertas para o desenvolvimento de 
bioplásticos à base de amido de microalgas como uma nova plataforma. 
 
Toh et al., 2008 – Malásia 
Comparison of polyhydroxyalkanoates biosynthesis, mobilization and the 
effects on cellular morphology in Spirulina platensis and Synechocystis 
sp. Uniwg 
- Spirulina platensis e Synechocystis sp UNIWG mostrou capacidade de 
sintetizar poli (3-hidroxibutirato) [P(3HB)] sob condições de deficiência de 
nitrogênio com um acúmulo máximo de até 10 e 14% do peso seco, 
respectivamente. 
- As cianobactérias são de particular interesse como produtoras de PHA, por 
causa de suas necessidades mínimas de nutrientes para o crescimento e 
capacidade de acumular PHA por fotossíntese oxigenada. 
Kovalcik et al., 2017 – Áustria 
Characterization of polyhydroxyalkanoates produced by Synechocystis 
salina from digestate supernatant 
- Esta pesquisa se concentra na investigação das propriedades térmicas e 
reológicas dos polímeros PHA acumulados por Synechocystis salina, que 
foram cultivados em sobrenadante digerido e um meio mineral. As células 
apresentaram conteúdo de polímero de 5,5-6,6%. 
- Polímeros P3HB acumulados por S. salina em meio mineral e o sobrenadante 
digerido tem características de peso molecular semelhante, bem como 
propriedades térmicas e reológicas semelhante ao P3HB comercial, que foi 
usado como referência. 
 
Combinar a engenharia genética moderna com inovações em técnicas de 
cultivo, tem o potencial para aumentar a produção de bioprodutos em 
microalgas. Como a demanda por produtos plástico continuam a crescer, 
haverá lugar para bioplásticos derivados de microalgas. Seja usando 
diretamente biomassa de microalgas, derivados de biomassa de microalgas ou 
engenharia genética de cepas de microalgas. Existem várias rotas que podem 
ser tomadas para alcançar um bioproduto economicamente viável. O trabalho 
futuro pode consistir em cepas híbridas de microalgas para produzir PHAs e 
misturar com plásticos petroquímicos ou outros plásticos de base biológica. A 
combinação de macroalgas com PHBs já foi relatada na literatura e o uso de 
abordagens semelhantes com microalgas também pode ser considerado. Um 
modelo de biorrefinaria, onde vários bioprodutos são produzidos a partir de 
uma única fonte de microalgas, parece o processo mais provável pelo qual os 
bioplásticos derivados de microalgas entrarão no mercado em um futuro 
próximo. Além disso, matérias-primas de microalgas que sãocultivadas em 
fluxos de resíduos fornecerá o menor custo para um sistema de biorrefinaria.