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A produção mundial de plásticos aumenta a cada ano, uma vez que este material é amplamente utilizado em vários segmentos da vida cotidiana. A gestão dos resíduos, sendo o produto final ou o sobra de matéria-prima, geralmente envolve acumulação em aterros, incineração ou processos de reciclagem. Os poliuretanos (PU), descobertos por Otto Bayer em 1937, são amplamente usados em diversos materiais. Na indústria de espumas de poliuretano, o resíduo de matéria-prima pode ser triturado e reincorporado na produção. No entanto, alguns métodos de degradação não podem ser aplicados para a reciclagem de poliuretanos, devido à liberação de subprodutos tóxicos. Algumas enzimas são capazes de degradar poliuretanos de forma eficiente, diminuindo a quantidade de resíduos, além de formarem produtos com valor comercial agregado. Sendo assim, o conhecimento de enzimas com ação sobre PU, assim como as interações enzima-polímero são bastante importantes para entender os mecanismos de biodegradação. Neste trabalho, foram selecionadas seis enzimas do gênero Pseudomonas, sendo as estruturas das enzimas amidase (PDB-ID 2UXY), lipase (PDB-ID 2Z8X) e protease (PBD-ID 1GA6) obtidas no Protein Data Bank. As enzimas poliuretano esterase A e B (pueA e pueB) e poliuretano lipase A (pulA) foram construídas por modelagem molecular por homologia. Foi realizada docagem molecular dessas enzimas com treze ligantes diferentes. Todos os ligantes apresentaram interações favoráveis com as enzimas testadas, além de estarem localizados em sítios específicos. Além disso, foram realizadas simulações por dinâmica molecular das enzimas, livres e complexadas com o monômero PU-MDI em duas posições ou conformações diferentes. A interação com o monômero de PU não acarretou alterações significativas nas enzimas e, de modo geral, foi estável para todos os sistemas simulados. The global production of plastics increases every year, because these materials are widely used in several segments of the modern life. The waste management, being the final product or the residue of raw material, usually involves accumulation in landfills, incineration, and recycling processes. Polyurethanes (PU), discovered by Otto Bayer in 1937, are used in a huge range of products. At polyurethane foams industry, the waste of raw material can be crushed and reintroduced into production. However, some degradation methods cannot be applied for the recycling of polyurethanes, due to the release of toxic by-products. Some enzymes are able to efficiently degrade polyurethanes, decreasing the amount of waste and generating products with commercial value. Therefore, the knowledge of enzymes that act on polyrethanes, as well as the enzyme-polymer interactions are quite important to understand the biodegradation mechanisms. In this work, six enzymes of genus Pseudomonas were selected, and the structures of amidase (PDB-ID 2UXY), lipase (PDI-ID 2Z8X) and protease (PDB-ID 1GA6) were obtained from Protein Data Bank. The polyurethane esterase A and B (pueA and pueB) and polyurethane lipase A (pulA) enzymes were built by homology molecular modeling. Dockings were carried out with these enzymes and thirteen different ligands. All ligands showed favorable interactions with the tested enzymes and were located in specific sites. Beyond that, molecular dynamics simulations were carried out with these enzymes, free and complexed with PU-MDI monomer in two different positions or conformations. The interaction with PU monomer did not lead to significant changes in the enzymes and, in general, this interaction was stable for all simulated systems.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dayane Cristina da Rocha.pdf: 1452913 bytes, checksum: 15c01c66c71278c9a56f1e0eb396f63c (MD5) Previous issue date: 2010-07-05 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Biodiesel is a derived fuel from renewable biomass that can substitute partially or totally the fossil fuel. The production process of the biodiesel is composed by the following stages: raw material preparation, transesterification reaction, phases separation, alcohol recovery and dehydration, glycerin destillation and purification of the renewable fuel, resulting in glycerin as a by-product and purification wastewater. The formed wastewater during the stage of purification presents high concentration of oils and greases, presenting potential to contaminate bodies of water. One of the treatment proposals of this residue is the enzymatic hydrolysis use by lipases for removal of oils and greases. Due the specificity of lipases and its large technological application, it appears that it is necessary to search new microorganisms producers of this enzyme, with specific characteristics to the residue in study. Therefore, its objective was to evaluate the biodegradation of the biodiesel washing(purification) water, gotten trough transesterification between soy oil and methanol, by means of production of lipase, using isolated microorganisms from the proper residue. For both, analyses of the initial physicist-chemistries characteristics had been made with the residuary water of the biodiesel washing, then it had been isolated and chosen, by means of determinations of the lipase activity. Following, it was made a test of fat biodegradation, fixing the variables pH (5,95), temperature (35ºC), rotation (180 rpm) and nitrogen concentration (3 g.L-1) and establishing as variable the two microorganism preselected and the time (24, 48, 72, 96 and 120 h). At the time (48 h) and Klebsiella oxytoca microorganism defined, the optimization process of the fat removal in the treatment of the wastewater was initialized. For such, it was used a designed central composite (DCCR), establishing as independent variables pH and nitrogen concentration, the other variable ones had been previously fixed in: temperature 35ºC, rotation 180 rpm and 48 hours. For experimental validation of the model considered for fat removal it was carried through, in triplicate copy, a biodegradation test in the excellent established conditions. These results, on the other hand, had been compared to a kinetics one carried through the same conditions, but using as inoculun the commercial product Hábil FTW SF. The biodiesel purification wastewater had presented high potential of environmental impact, presenting a concentration of O&G of 6,76 g.L-1. From the six isolated microbiological cultures in the decantation tank of this effluent one, two microorganisms (A and B) had been selected presenting one high potential of lipase production, with enzymatic index of 0,56 and 0,57, respectively. Trough DCCR ways it has been concluded that the best point to the maximum efficiency of removal of O&G from the residuary water of biodiesel purification was equivalents to pH 7,5 and 4,00 g.L-1 of nitrogen, resulting in an efficiency of 60% in the removal of fat. The treatment of the wastewater using the proper isolated microorganism from the effluent (Klebsiella oxytoca) was not differentiated from the carried through essays using the commercial product Hábil FTW SF. O biodiesel é um combustível derivado de biomassa renovável que pode substituir, parcial ou totalmente, o combustível de origem fóssil. O processo de produção de biodiesel é composto das seguintes etapas: preparação da matéria-prima, reação de transesterificação, separação de fases, recuperação e desidratação do álcool, destilação da glicerina e purificação desse combustível renovável, tendo como subproduto a glicerina e como resíduo água de purificação. A água residuária, formada durante a etapa de purificação, apresenta alto teor de óleos e graxas, tendo potencial para contaminar corpos água. Uma das propostas de tratamento deste resíduo é a utilização de hidrólise enzimática por lipases para remoção de óleos e graxas. Devido à especificidade das lipases e sua ampla aplicação tecnológica, verifica-se que é necessário pesquisar novas cepas de micro-organismos produtores desta enzima, com características específicas do resíduo em estudo. Deste modo, teve-se por objetivo neste estudo avaliar a biodegradação da água de lavagem (purificação) do biodiesel, obtido por transesterificação entre óleo de soja e metanol, por meio de produção de lipase, utilizando micro-organismos isolados do próprio resíduo. Para tanto, foram feitas análises das características físico-químicas iniciais da água residuária da lavagem do biodiesel e a partir desse resíduo foram isolados e selecionados micro-organismos com potencial de produção de lipase. Em seguida, foi feito um ensaio de biodegradação de gordura, fixando-se as variáveis: pH (5,95), temperatura (35ºC), rotação (180 rpm) e concentração de nitrogênio (3 g.L-1) e tendo como variáveis os micro-organismos pré-selecionados e o tempo (24, 48, 72, 96 e 120 h). Com o tempo (48h) e o micro-organismo Klebsilla oxytoca, iniciou-se o processo de otimização da remoção de gordura no tratamento da água residuária. Para tal, utilizou-se um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), tendo como variáveis independentes pH e concentração de nitrogênio; as demais variáveis foram previamente fixadas em: temperatura 35ºC, rotação 180 rpm e tempo 48 h. Para validação experimental do modelo proposto para remoção de gordura foi realizado, em triplicata, um ensaio de biodegradação nas condições ótimas estabelecidas. Estes resultados, por sua vez, foram comparados com uma cinética realizada nas mesmas condições, mas utilizando como inóculo o produto comercial Hábil FTW SF. A água residuária de purificação do biodiesel apresentou alto potencial de impacto ambiental, tendo uma concentração de O&G de 6,76 g.L-1. Das seis culturas microbianas isoladas do tanque decantação deste efluente, dois micro-organismos (A e B) foram selecionados, apresentando um alto potencial de produção de lipase, com índice enzimático de 0,56 e 0,57, respectivamente. Por meio do DCCR, conclui-se que o ponto ótimo para máxima eficiência de remoção de O&G da água residuária de purificação do biodiesel foi equivalente ao pH 7,5 e 4,00 g.L-1 de nitrogênio, obtendo-se uma eficiência de 60% na remoção de gordura. O tratamento da água residuária utilizando o micro-organismo isolado Klebsilla oxytoca, a partir do próprio efluente, não se diferenciou dos ensaios realizados utilizando o produto comercial Hábil FTW SF.