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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Biossolubilização de fósforo proveniente de concentrado de rocha fosfática por Trichoderma harzianum em diferentes biorreatores
Author: Cabral, Bruna Vieira
First Advisor: Cardoso, Vicelma Luiz
First coorientator: Ribeiro, Elóizio Júlio
First member of the Committee: Resende, Miriam Maria de
Second member of the Committee: Melo, Claudia Maria Tomás
Third member of the Committee: Contiero, Jonas
Fourth member of the Committee: Ferreira, Juliana de Souza
Summary: A disponibilidade de nutrientes para as plantas é um fator determinante para o seu desenvolvimento e crescimento. O fósforo é um dos nutrientes mais importantes para a cultura agrícola sendo um fator limitante ao crescimento vegetal por influenciar o fornecimento de energia necessária para os processos metabólicos. Um dos principais problemas relativos à absorção deste nutriente pelas plantas se deve ao fato de uma grande porção de fosfato inorgânico solúvel, aplicado ao solo como adubo químico, ser rapidamente imobilizado nas formas de fosfato insolúvel. Uma das alternativas para amenizar esse problema é a utilização de microrganismos, especialmente algumas espécies de fungos, eficazes na liberação de fósforo por meio de produção de ácidos, mineralização ou produção de fosfatase. Assim, este trabalho teve como objetivo estudar a biossolubilização de fósforo proveniente de concentrado de rocha fosfática por Trichoderma harzianum diante de diferentes configurações de reatores. Através da classificação quantitativa avaliou-se a capacidade de solubilização de 16 isolados fúngicos previamente coletados e posterior influência da concentração de glicose, concentrado de rocha fosfática e inóculo em meio sintético seletivo líquido em reatores cônicos de bancada. Estudou-se ainda o processo de biossolubilização em reator air-lift contendo concentrado de rocha fosfática continuando o processo em reatores cônicos de bancada. O processo também foi estudo em série, em que ácidos orgânicos foram produzidos em reator air-lift e solubilização ocorreu em reatores cônicos de bancada. Variáveis como vazão volumétrica de ar, temperatura, reciclo do meio reacional, concentração de inóculo, glicose e concentrado de rocha fosfática foram otimizadas em reator air-lift. Estudou-se ainda reator tipo rotativo empregando bagaço de cana de açúcar como suporte para o crescimento do Trichoderma harzianum avaliando-se a relação massa de biomassa/volume de meio sintético líquido e aeração úmida. Em reator air-lift a 28 ± 3°C, com aeração igual a 0,5 VVM, reciclo do meio reacional a 200 mL/min, concentração celular inicial igual a 3,7 g/L, concentrado de rocha fosfática a 5 g/L e glicose sendo reposta a 10 g/L, obteve-se no quarto dia de operação uma solubilização de fósforo igual a 40,47%. O processo contínuo de solubilização de fósforo em reatores cônicos de bancada solubilizou 43,43% do fósforo total ao adicionar inóculo com concentração inicial de 3,1 g/L, glicose e Concentrado de rocha fosfáticaa 5 g/L ao meio reacional produzido no quarto dia de operação do reator air-lift contendo conecentrado fosfático. No processo em série constituído pela produção de ácidos orgânicos em reator air-lift seguido pelo processo de solubilização de fósforo em reatores cônicos de bancada, 34,88% do fósforo total foi disponibilizado no terceiro dia de processo ao empregar glicose e concentrado de rocha fosfática a 10 e 5 g/L, respectivamente. Finalmente em reatores rotativos obtiveram-se valores máximos de solubilização e produção de ácidos orgânicos iguais a 37,83% e 8,59 µ.mol/mL, respectivamente, para a relação de 39,53 g de bagaço de cana de açúcar/50 mL de meio reacional líquido (glicose e concentrado de rocha fosfática a 5g/L). Ao empregar aeração úmida no processo de biossolubilização em reatores rotativos por Trichoderma harzianum a máxima solubilização igual a 48,16% foi encontrada empregando a vazão volumétrica de ar comprimido igual a 8,06 VVM, mantendo-se a umidade em 14,58 % ± 0,3. Ao analisar o tempo de processo e a máxima percentagem de biossolubilização de fósforo atingida os melhores resultados foram alcançados em reator do tipo tambor rotativo.
Abstract: The availability of nutrients for plants is a decisive factor for their development and growth. Phosphorus is one of the most important nutrients for the agricultural crops being a limiting factor for plant growth by influencing the supply of energy needed for metabolic processes. One of the main problems related to nutrient absorption by the plants is due to the fact that a large portion soluble inorganic phosphate applied to the soil as compost, is rapidly immobilized in the forms of insoluble phosphate. One approach to minimizing this problem is the use of microorganisms, especially some species of fungus effective for phosphorus release by the production of acids, mineralization or phosphatase production. This work aimed to study the phosphorus biosolubilization from phosphate rock concentrate of Trichoderma harzianum on different configurations of reactors. Through quantitative classification evaluated the solubilization capacity of 16 fungal isolates previously collected and later the influence of the glucose concentration, rock phosphate concentrate and inoculum in liquid selective synthetic medium in conical bench reactors. It was also studied the biosolubilization process in air-lift reactor containing phosphate rock concentrate continuing the process in conical bench reactors. The process was also study in series, in which organic acids were produced in air-lift reactor and solubilization occurred in conical bench reactor. Variables such as volumetric air flow, temperature, recycle of the reaction medium, inoculum concentration, glucose and phosphate rock concentrate were optimized in air-lift reactor. It was studied further rotary reactor using sugarcane bagasse as support for Trichoderma harzianum growth evaluating the ratio mass of biomass/volume of liquid synthetic medium and wet aeration. In air-lift reactor at 28 ± 3 ° C with aeration of 0.5 VVM, recycle of the reaction medium to 200 ml/min, initial cell concentration of 3.7 g/L phosphate rock concentrate 5 g/L and glucose is restored to 10 g/L was obtained on fourth day of operation a phosphorus solubilization equal to 40.47%. The continuous process of phosphorus solubilization on conic bench reactors solubilized 43.43% of the total phosphorus adding inoculum with an initial concentration of 3.1 g/L glucose and phosphate rock concentrate at 5 g/L to the reaction medium produced in fourth day of air-lift reactor operation containing concentrate rock phosphate. In the batch process consisting of the production of organic acids in air-lift reactor followed by phosphorous solubilising process on conic bench reactors, 34.88% of the total phosphorus was provided on the third day the process employing glucose and phosphate rock concentrate at 10 and 5 g/L, respectively. Finally in rotary reactors were obtained maximum values of solubilization and production of organic acids equal to 37.83% and 8.59 μ.mol/ml, respectively, for the relation of 39.53 g of cane bagasse/50 ml of liquid selective synthetic medium (glucose and phosphate rock concentrate at 5g/L). By employing wet aeration the biossolubilization process in rotating reactors by Trichoderma harzianum the maximum solubilization equal to 48.16% was found using volumetric flow of compressed air of 8.06 VVM, maintaining the humidity at 14.58% ± 0.3. By analyzing the process time and the maximum percentage of phosphorus biossolubilization reached the best results were achieved in the reactor rotating drum type.
Keywords: Engenharia química
Fósforo
Solubilização
Fungos - Biotecnologia
Concentrado de rocha fosfática
Biossolubilização
Trichoderma harzianum
Phosphate rock concentrate
Biosolubilization
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: CABRAL, Bruna Vieira. Biossolubilização de fósforo proveniente de concentrado de rocha fosfática por Trichoderma harzianum em diferentes biorreatores. 2016. 157 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17923
Date of defense: 22-Nov-2016
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

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