MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE REAÇÃO ENZIMÁTICA EM LEITO CATALÍTICO NA PRODUÇÃO DE BIOPOLÍMEROS

A biocatálise é um processo catalítico que utiliza enzimas, destacando-se por sua alta seletividade e menor impacto ambiental em comparação com catalisadores tradicionais (SANTI et al., 2021). O projeto propõe a montagem e modelagem de um reator biocatalítico enzimático de leito fixo, onde as enzimas são imobilizadas no leito através de técnicas como: encapsulação em membranas poliméricas, confinamento em matrizes poliméricas; adsorção em materiais insolúveis hidrofóbicos ou em resinas de troca iônica; ligação covalente a uma matriz insolúvel ou por reticulação. Um processo enzimático ocorre quando uma enzima facilita uma reação química específica, ligando-se ao substrato no seu local ativo, diminuindo a energia de ativação necessária para a reação ocorrer, e liberando os produtos após a catalisação, enquanto a enzima permanece inalterada e pronta para catalisar novas reações. O uso leito fixo catalítico em processos enzimáticos foi estudada na literatura visando propor técnicas de imobilização de enzimas (Federsel et al., 2021) e buscando descrever os fenômenos de transferência de massa para controlar a eficiência do processo(Al-Muftah & Abu-Reesh, 2005). Espera-se que o reator biocatalítico, juntamente com o modelo descritivo, desenvolvido neste projeto possa contribuir para a implementação de processos mais econômicos, otimizados, sustentáveis e eficientes em indústrias farmacêuticas, alimentícias e de biopolímeros. Será projetado um reator para realizar as reações de síntese e degradação de substrato por enzimas, utilizando enzimas específicas para essas aplicações. A imobilização das enzimas em leitos fixos será explorada para maximizar a eficiência do reator, permitindo a recuperação e reutilização das enzimas, além de aumentar sua atividade catalítica, seletividade e estabilidade. Será desenvolvida a modelagem matemática a partir dos balanços de massa, energia e momento para o estudo do reator ao qual será aplicada a Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT) para a solução das equações diferenciais parciais (EDPs).