
Acido succínico

Introdução

O Ácido Succínico
Histórico
No século XIX, cientistas descobriram que uma substância ácida estava presente num fóssil de resina de árvores conhecido como âmbar. Imaginava-se que a resina possuía de 3-8% de ácido, e este teria sido produzido durante a fermentação da celulose por micro-organismos. Por causa disso, o ácido recebeu o nome de ácido succínico, derivado do Latim succinum, que significa âmbar. Embora os cientistas já soubessem da presença do ácido succínico nos tecidos animais e vegetais, o seu processo de obtenção era realizado através da destilação do âmbar. Na época, era utilizado externamente para tratar dores e reumatismo.

Caracteristicas Químicas
O Ácido Butanodióico ou Ácido Succínico é um ácido orgânico dicarboxílico de cadeia normal, que apresenta formula molecular C4H6O4, formula estrutural HOOC - CH2 - CH2 - COOH,e funciona como um intermediário no ciclo de Krebs. Em temperatura ambiente, o ácido puro é um sólido que forma cristais incolores e inodoros.
C4H6O4
Fórmula Molecular
118,09g/mol
Massa Molar
185-187ºC
Ponto de Fusão
235ºC
Ponto de Ebulição
Densidade

1,56 g/cm³
Importância e aplicações
O ácido succínico é um precursor versátil na produção de outros diferentes ácidos carboxílicos e ésteres, bem como de inúmeros outros produtos.
Entre as suas principais aplicações destacam-se a preparação de solventes, vernizes, perfumes, na fabricação de tintas e corantes, plastificantes, poliésteres, etc. O polibutileno de succinato (PBS) é um bioplástico bastantes promissor produzido através do ácido succínico. Sua confecção é feita pela polimerização de ácido succínico e 1,4 butandiol. Ele é um produto biodegradável e de grande resistência química e térmica. O PBS pode ser processado para formar monos e multifilamentos, fios de divisão, entre outros.
Na indústria alimentícia, o ácido é utilizado na produção de bebidas como refrigerantes, cervejas, etc. Ele serve como aromatizante e neutralizante, e é produzido pela fermentação de carboidratos. Já na indústria de medicamentos, é empregado na preparação de agentes que combatem a úlcera e de protetores contra a radiação. Ele também é utilizado como um suplemento nutricional.
Acredita-se que a administração de suplementos de succinato ameniza os efeitos da ressaca, uma vez que ativam a degradação do acetaldeído, um metabólito tóxico proveniente da degradação do álcool. Estudos confirmam que ácido succínico também ajuda o sistema imune e neural. Especula-se ainda que ele possa contribuir para o aumento da concentração, consciência e reflexos.

Tecnologias de produção
A maior parte da produção atual de Ácido Succinico se dá pela Rota Química, um processo no qual envolve a hidrólise de derivados do petróleo. Não é a melhor forma de produção, visto que o petróleo está diretamente ligado a processos ambientais que agridem o meio ambiente. Este processo é majoritariamente feito através da oxidação do butano até o anidrido maleico, que é hidrolizado até Ácido Maleico e depois sofre hidrogenação para se obter o Ácido Succinico.
Como dito anteriormente, busca-se a todo momento uma evolução na produção desse ácido, visando dizimar a quantidade de poluentes, otimizar seu processo e diminuir seu custo, já que a produção pela Rota Química tem um custo alto e há a emissão de diversos poluentes. Assim, há muita pesquisa para novos tipos de produção. De fato, as companhias produtoras de reagentes químicos dependem de um custo muito baixo, porque possuem baixo lucro e alta concorrência.
Outra via de produção é através do processo fermentativa, que possui três tipos possiveis: batelada simples, batelada alimentada ou contínuo. Na batelada simples, observa-se uma alteração nas condições ambientais o tempo todo no processo, pois as concentrações de nutrientes são reduzidas e as de celulas e produtos são aumentadas. A técnica de batelada alimentada se trata de um modo operacional no qual um ou mais nutrientes necessarios ao crescimento celular são adicionados ao fermentador. Sua principal vantagem é o aumento de produtividade, pois o sistema pode operar por longos periodos de tempo.
Sendo assim, pode-se afirmar que existem várias vantagens ligadas a obtenção do Ácido Succínico por um meio biotecnológico, podendo destacar a possibilidade de planejamento de produções alternativas, sequencias ou conjuntas com outros produtos, tais como: Ácido Acético e Ácido Cítrico.
CAPACIDADES TÍPICAS DE UNIDADES PRODUTIVAS
No geral, a capacidade de produção do Ácido Succínico é muito alta, pois algumas empresas possuem plantas com escalas de produção bem elevadas. Dentre elas, destacam-se duas, a Bio-Amber e a Myriant.
A Bio-Amber, empresa canadense, possui uma planta na França com escala de 2 mil toneladas por ano na produção do Ácido. Em parceria com a DuPont, a Bio-Amber começa a produzir, no inicio de 2015, em sua nova planta localizada na cidade de Sarnia, Canadá, 30 mil toneladas de Ácido Succínico.
Já a Myriant, empresa estadunidense, iniciou, em parceria com a Thyssen Krupe Uhde, a produção de Ácido Succínico em uma planta com capacidade de 13,6 mil toneladas.
Rotas de Produção


Processo produtivo por rota fermentativa
O processo fermentativo pode ser operado por três formas: batelada simples, batelada alimentada ou contínuo. Na batelada simples, ao meio de fermentação é adicionada uma suspensão celular e o processo é transcorrido, sem adições de meio novo, nem retiradas de meio reacional durante o seu curso. A batelada simples é caracterizadapor alteração nas condições ambientais a todo instante do processo (as concentrações de nutrientes são reduzidas e de células, produtos e sub-produtos aumentadas). O principal problema desta forma de se operar o processo fermentativo é decorrente de fenômenos de inibição pelo substrato, produto, ou outros metabólitos. Para se contornar esses problemas associados à inibição, outras formas de condução podem ser utilizadas, como a batelada alimentada, que possibilita a manutenção da concentração desses inibidores/repressores em níveis sub-inibitórios/sub-repressores, com implicações diretas no desempenho da célula. A técnica de batelada alimentada é definida como um modo de operação onde um ou mais nutrientes necessários ao crescimento celular são adicionados ao fermentador, intermitentemente ou continuamente, sem que ocorra retirada de material durante a operação. A condução contínua é outra modalidade de se operar fermentadores. Como o próprio nome sugere tanto a alimentação de meio nutriente, quanto à retirada de produto (meio fermentado) são realizadas de forma contínua. Sua principal vantagem, quando comparada com outras formas de condução, está ligada à possibilidade de se operar o sistema por extensos períodos de tempo, resultando em aumento de produtividade.
A fermentação está se tornando cada vez mais, parte integrante do desenvolvimento de novos produtos de alto valor agregado e está substituindo rotas convencionais para produção de importantes produtos químicos. O etanol, o butanol e o ácido láctico são os produtos mais tradicionais de processos fermentativos, e são formados como resultado do metabolismo anaeróbio de açúcares. Porém, há uma série de vantagens ligadas à obtenção biotecnológica do ácido succínico, destacando-se a possibilidade de planejamento de produções alternativas, seqüenciais ou conjuntas com outros produtos de interesse no mercado como: ácido cítrico, ácido láctico, ácido acético, propiônico e/ou etanol, cujas produções se dão com o emprego de matéria-prima renovável, particularmente, os resíduos agrícolas e agro-industriais.
Fluxograma do processo

Diagrama de blocos

Correntes
1- Carboidratos
2- H2O
3- Carboidratos + H2O
4- Succinato, Acetato e H2O
5- CaO
6- Succinato de Cálcio, óxido, acetato e H2O
7- H2O e H2SO4
8- óxido, ácido succínico, CaSO4, H2O, H2SO4 e Acetato
9- CaSO4 e óxido
10- ácido succínico, H2O, H2SO4 e Acetato
11- H2O, H2SO4 e Acetato
12- ácido succínico
Hipóteses
H1-Depois de esterilizado o fermentador, as bactérias (A.succiniproducens (ATCC 53488)) são acrescidas em um ambiente com temperatura por volta dos 39ºC, com pressão de 1 atm de CO2 e pH ajustado 6,4 por meio da adição de Na2SO4. Além disso são adicionados de 25 ppm de triptofano para nutrição dos microorganismos.
H2-As bactérias acabam por produzir succinato, que a partir da adição de CaO é convertido em succinato de cálcio. Todo o succinato de cálcio precipitado segue pela corrente principal enquanto o filtrado é aquecido a 80ºC para precipitação máxima do succinato de forma a buscar o maior rendimento possível.
H3-A todo succinato é adicionado água ( 33% w/s) formando uma solução que passa pro um filtro para retirada de sólidos indesejados como óxidos, acetato e impurezas formadas durante o processo de fermentação. Os produtos indesejados seguem por um corrente de descarte das impurezas e outros para o refluxo.
H4-O succinato de cálcio segue para um tanque de acidificação onde é adicionado H2SO4. A reação que ocorre forma acido succínico e sulfato de cálcio. Todos os produtos seguem para o tanque de neutralização onde todo excesso de acido sulfuríco é neutralizado.
H5-Após a neutralização os produtos passam por um filtro de onde o filtrado resulta basicamente em acido succínico entre algumas impurezas.
H6-A corrente aquosa de ácido succínico (filtrado) também contém cálcio e outros cátions, ânions sulfato e outros materiais e nitrogenados após a remoção do sulfato de cálcio. Uma vez que algumas destas impurezas na corrente de ácido succínico são de natureza iónica, a corrente passa por permutadores (aniônico e catiônico) para sua retirada.
H7-O resultado é um produto com cerca de 99% de pureza de ácido succínico em solução.
Balanço de massa (Kg/h)


Balanço de energia
Os tipos de energia envolvidos no processo estão presentes nas seguintes ações:
-Aquecimento dos fermentadores de modo a provocar um ambiente de estado ótimo para os micro-organismos produtores de acido succínico (A. succiniciproducens (ATCC53488)). Que no caso está na faixa de 39ºC(+-1ºC).
-Aquecimento do succinato de cálcio para prática da filtração.(39ºC)
-o bolo do filtro foi lavado e aquecido novamente.(80ºC)
-depois da dissolução em agua do succinato de cálcio este é reagido com acido sulfurico e aquecido novamente pra passar por um processo de filtragem.(80ºC)
-Além de todos os processos de aquecimento também existe a energia envolvida na forma de trabalho que é praticada pelas bombas envolvidas no processo desde a sua utilização no transporte dos substratos necessários aos micro-organismo e todo o transporte de massa envolvido na reciclagem dos filtrados e transporte de succinato, sucinto de cálcio, oxido de cálcio, sulfato de cálcio, óxido e acido succínico succínico.
Os equipamentos que estão envolvidos nesse processo incluem trocadores de calor e bombas para transporte da matéria.

Vídeo explicativo
EQUIPE
André Falcade
João Pedro Simionato
Leonardo Lopes Braga Luz
Victor Pereira Silva
Victor Granato
CONTATO
Dúvidas
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