Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46207
ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-5666-7849
Tipo do documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso Embargado
Término do embargo: 2027-04-04
Título: Educação científica e sustentabilidade: óxido de grafeno magnético como alternativa aos antibióticos na produção de etanol
Título(s) alternativo(s): Science education and sustainability: magnetic graphene oxide as an antibiotcs alternative in ethanol production
Autor(es): Abreu, Régis Vinicius Alves de
Primeiro orientador: Rossi, Daise Aparecida
Primeiro membro da banca: Melo, Roberta Torres de
Segundo membro da banca: Chagas, Pricila Maria Batista
Terceiro membro da banca: Caldeira, Priscila Pereira Silva
Quarto membro da banca: Carvalho, Iara do Rosário Guimarães
Quinto membro da banca: Bianchi, Maria Lucia
Resumo: A resistência aos antibióticos é uma preocupação para a saúde pública mundial, que deve ser enfrentada. Na produção de etanol combustível, antibióticos são utilizados para controlar contaminantes bacterianos que competem com as leveduras pelo substrato, reduzindo o rendimento da fermentação alcoólica. No entanto, seu uso também favorece a seleção e disseminação de bactérias resistentes, uma vez que de três a seis tipos de antibióticos são alternados nesse processo. O problema amplia-se quando os subprodutos da produção, que podem conter resíduos de antibióticos e bactérias resistentes, são reaproveitados, incluindo a vinhaça na fertirrigação do solo e as leveduras, que após o processo são secas e utilizadas na produção de ração. O primeiro capítulo trata-se de considerações gerais. O segundo e terceiro capítulos tiveram como objetivos sintetizar e caracterizar óxido de grafeno puro (GO) e óxido de grafeno magnético (GRAMOX) com atividade antimicrobiana, para uso alternativo ao de antibióticos na produção de etanol e verificar condições de seu uso no processo produtivo industrial, reciclabilidade, biocompatibilidade, capacidade de inibir biofilmes e degradar ou adsorver biomoléculas complexas. Para determinar sua atividade antibacteriana, mediante testes para determinação da concentração mínima inibitória (CIM) em formas bacterianas planctônicas e sésseis, foram utilizados micro-organismos contaminantes frequentes no processo, isoladas em usinas alcooleiras: Escherichia coli enterotoxigênica, Acetobacter aceti, Lactobacillus delbruekii, Leuconostoc mesenteroides e Clostridium acetobutylicum. As caracterizações do composto elucidaram a estabilidade na síntese, com evidência da modificação da superfície por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier demonstrando a presença de ferro magnético e espectroscopia Raman e termogravimetria explicitando a composição, ligações e estabilidade térmica. A CIM mostrou que todas as espécies testadas foram resistentes a penicilina e eritromicina e duas eram multirresistentes (MR). O GRAMOX na concentração de 32 µg mL-1 inibiu todas as espécies e preveniu significativamente a formação de biofilmes. As melhores condições para a produção de etanol livre de antibióticos, foram: concentração de 32 µgmL-1 de GRAMOX, pH na faixa de 4 a 6 e temperatura de 25ºC a 30ºC, com maiores valores de rendimento em etanol e menor sacarose residual. O GRAMOX foi recuperado e reutilizado em ao menos 12 ciclos de produção, com apenas 0,93% de perda de massa e apresentou biocompatibilidade em testes de toxicidade celular, evidenciando o bom rendimento na produção de etanol, sem o uso de antibióticos. O quarto capítulo refere-se à importância da informação científica como ferramenta de controle da resistência aos antimicrobianos. Trata-se de um artigo técnico que apresenta resultados obtidos em atividade de extensão, no site Zoopage, que divulga informações úteis e confiáveis de forma lúdica, crítica e reflexiva, incluindo o uso racional de antibióticos. O conjunto dos resultados demonstrou que é possível o enfrentamento à resistência com o desenvolvimento de produtos inibidores inovadores mais sustentáveis, mas também, com a difusão de conhecimentos, que são formas de contribuição para uma produção de etanol mais segura para a saúde humana, animal e ambiental.
Abstract: Antibiotic resistance is a global public health concern that must be addressed. In the production of fuel ethanol, antibiotics are used to control bacterial contaminants that compete with yeast for the substrate, reducing the yield of alcoholic fermentation. However, their use also favors the selection and spread of resistant bacteria, since three to six types of antibiotics are alternated in this process. The problem is exacerbated when production byproducts, which may contain antibiotic residues and resistant bacteria, are reused, including vinasse in soil fertigation and yeast, which after the process is dried and used in feed production. The first chapter deals with general considerations. The second and third chapters aimed to synthesize and characterize graphene oxide (GO) and magnetic graphene oxide (GRAMOX) with antimicrobial activity, for alternative use to antibiotics in ethanol production and to verify conditions for their use in the industrial production process, recyclability, biocompatibility, ability to inhibit biofilms and degrade or adsorb complex biomolecules. To determine their antibacterial activity, through tests to determine the minimum inhibitory concentration (MIC) in planktonic and sessile bacterial forms, frequent contaminating microorganisms in the process, isolated in alcohol plants, were used: enterotoxigenic Escherichia coli, Acetobacter aceti, Lactobacillus delbruekii, Leuconostoc mesenteroides and Clostridium acetobutylicum. The compound characterizations elucidated the stability during synthesis, with evidence of surface modification by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy demonstrating the presence of magnetic iron and Raman spectroscopy and thermogravimetry explaining the composition, bonds and thermal stability. The MIC showed that all tested species were resistant to penicillin and erythromycin and two were multidrug resistant (MDR). GRAMOX at a concentration of 32 µgmL-1 inhibited all species and significantly prevented biofilm formation. The best conditions for the production of antibiotic-free ethanol were: GRAMOX concentration of 32 µgmL-1, pH in the range of 4 to 6 and temperature of 25ºC to 30ºC, with higher ethanol yield values and lower residual sucrose. GRAMOX was recovered and reused in at least 12 production cycles, with only 0.93% mass loss, and showed biocompatibility in cellular toxicity tests, demonstrating good yield in ethanol production without the use of antibiotics. The fourth chapter refers to the importance of scientific information as a tool for controlling antimicrobial resistance. This is a technical article that presents results obtained in an extension activity on the Zoopage website, which disseminates useful and reliable information in a playful, critical and reflective way, including the rational use of antibiotics. The set of results demonstrated that it is possible to combat resistance with the development of innovative and more sustainable inhibitor products, but also with the dissemination of knowledge, which are ways of contributing to safer ethanol production for human, animal and environmental health.
Palavras-chave: Drogas - Resistência em micro-organismos
Antimicrobial resistance
Síntese de materiais magnéticos
Synthesis of magnetic materials
Biofilme
Biofilm
Biocompatibilidade
Biocompatibility
Fermentação alcoólica
Alcoholic fermentation
Área(s) do CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Ciências Veterinárias
Referência: ABREU. Régis Vinicius Alves de. Educação científica e sustentabilidade: óxido de grafeno magnético como alternativa aos antibióticos na produção de etanol. 2025. 119 f. Tese (Doutorado em Ciências Veterinárias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5034.
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5034
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46207
Data de defesa: 4-Abr-2025
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): ODS::ODS 2. Fome zero e agricultura sustentável - Acabar com a fome, alcançar a segurança alimentar e melhoria da nutrição e promover a agricultura sustentável.
ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
ODS::ODS 4. Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.
ODS::ODS 8. Trabalho decente e crescimento econômico - Promover o crescimento econômico sustentado, inclusivo e sustentável, emprego pleno e produtivo, e trabalho decente para todos.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.
ODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos.
ODS::ODS 15. Vida terrestre - Proteger, recuperar e promover o uso sustentável dos ecossistemas terrestres, gerir de forma sustentável as florestas, combater a desertificação, deter e reverter a degradação da Terra e deter a perda da biodiversidade.
Aparece nas coleções:TESE - Ciências Veterinárias

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
EducaçãoCientíficaSustentabilidade.pdf
  Até 2027-04-04
4.28 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir    Solictar uma cópia


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons