5º Ep - Laboratório da UCS - Caxias do Sul/RS

Laboratórios de Biogás do Brasil

Neste 5º Episódio da série, temos o prazer de apresentar:

Laboratório de Diagnóstico Molecular - Instituto de Biotecnologia

Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul - RS

A série “Laboratórios de Biogás do Brasil” apresenta neste 5º episódio o “Laboratório de Diagnóstico Molecular (LDM)” do Instituto de Biotecnologia da Universidade de Caxias do Sul, localizado no município de Caxias do Sul - RS. 

A Universidade de Caxias do Sul tem um papel de destaque na construção e no fortalecimento do mercado brasileiro do biogás, atuando ativamente no desenvolvimento de projetos.

Para contar um pouco sobre o histórico das ações desenvolvidas no Laboratório de Diagnóstico Molecular, sua estrutura, produção acadêmica, serviços prestados para comunidade da cadeia do biogás, assim como, destacar os seus desafios e oportunidades, o Portal Energia e Biogás conversou com o pesquisadora da UCS, Profa. Dra. Suelen Paesi.

ENTREVISTA

Profa. Dra. Suelen Paesi

Universidade de Caxias do Sul (UCS, Caxias do Sul / RS

Portal - O que é o Laboratório de Diagnóstico Molecular (LDM) do Instituto de Biotecnologia?

Profa. Dra. Suelen Paesi - Fundei o Laboratório de Diagnóstico Molecular (LDM) em 1998 junto ao Instituto de Biotecnologia da Universidade de Caxias do Sul. 

O laboratório iniciou as primeiras atividades na área de digestão anaeróbia em 2012, com um projeto aprovado pela Petrobrás, fomentado pelo CENPES/Petrobrás, em cooperação com o Laboratório de Tecnologias Ambientais e o Laboratório de Bioprocessos da UCS.

Atualmente, o laboratório atua no estudo da complexidade microbiológica e estratégias de melhoria de produção hidrogênio e metano para geração de energia e outros produtos de valor biotecnológico, principalmente na valorização da microbiota do processo aplicado a Biogás e Biometano.

O LDM desenvolve atividades de pesquisa na área de bioenergia e biogás, principalmente no isolamento e identificação taxonômica de microrganismos por meio de técnicas clássicas e moleculares como PCR, qPCR, DGGE, sequenciamento por capilar e sequenciamento de nova geração (NGS), análises de bioinformática de amostras ambientais e de processos fermentativos, com atuação paralela em vírus de veiculação hídrica.

Portal - O Laboratório de Diagnóstico Molecular está vinculado a quais cursos e disciplinas da graduação e da pós-graduação?

Profa. Dra. Suelen Paesi - O laboratório LDM está vinculado vários cursos de graduações e pós-graduação, nossos pesquisadores e discentes são egressos dos seguintes cursos de graduação e programas de pós-graduação:

1. Cursos de Graduação em Ciências Biológicas, Medicina Veterinária, Biomedicina, Agronomia;

2. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (Mestrado e Doutorado);

3. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Ambientais (Mestrado).

Portal - Quantos colaboradores (entre docentes, técnicos de laboratório, bolsistas, estagiários, etc.) trabalham no Laboratório de Diagnóstico Molecular?

Profa. Dra. Suelen Paesi - Diversos alunos, professores e pesquisadores já passaram pelo LDM. Atualmente o laboratório conta com 01 professora coordenadora (Dra.), 01 analista de laboratório (Dra.), 06 alunos de Iniciação Científica (graduação), 03 alunos de TCC (trabalho de conclusão de curso), 03 alunos de mestrado e 01 aluno de doutorado. Atualmente totalizando uma equipe com 15 integrantes.

Portal - Qual é a infraestrutura disponível no Laboratório de Diagnóstico Molecular?

Profa. Dra. Suelen Paesi - O LDM conta com uma estrutura física completa com salas, materiais, reagentes, kits e equipamentos de última geração como termocicladores, PCR em tempo real, DGGE, cuba de eletroforese e equipamento para quantificação de DNA para técnicas moleculares de identificação de microrganismos em amostras de digestão anaeróbia, ambientais, águas e efluentes.

O laboratório conta também com estrutura de computadores e qualificação de pesquisadores para análises de bioinformática das centenas de sequencias de DNA geradas a partir dos dados de sequenciamento de nova geração.

As análises de bioinformática englobam a verificação da qualidade dos dados, remoção de primers, adaptadores, filtragem de quimeras, eliminação de eventuais erros de sequenciamento, geração de ASVs, dados de abundância relativa e posterior assinatura taxonômica mediante diferentes bases de dados (NCBI, Silva, Greengenes e RDP) e predição de genes e vias metabólicas associadas às comunidades microbianas.

O LDM também possui estrutura para experimentos de digestão anaeróbia e processos fermentativos. Possui reatores de bancada com capacidade de 5 litros, frascos reatores em Shaker de 1L e 0,5 L.

Além de equipamentos de bancada para realização de análises de açúcares, substratos, pH, demanda química de oxigênio (DQO), sólidos, dentre outras. Contamos com parcerias de outros laboratórios da UCS para análises de gases em Cromatógrafo GC-TCD, análises de ácidos orgânicos por GC-FID e análise de álcoois por HPLC-RID.

Portal - Quais são as atividades de ensino, pesquisa e extensão desenvolvidas na área de biogás no Laboratório de Diagnóstico Molecular?

Profa. Dra. Suelen Paesi - O nosso principal foco é a formação de recursos humanos em nível técnico, graduação e pós-graduação nas áreas de digestão anaeróbia e processos fermentativos. O resultado da excelência do nosso trabalho pode ser destacado nas seguintes produções científicas: 

• • PAESI, S.; SCHIAVENIN, A.; ALMEIDA, L. G.; ANDREIS, D.; MAGRINI, F. E.; MARCONATTO, L.; BORGES, L. G. A.; GIONGO, A. 'Comparison of two different kinds of seed sludge and characterization of microorganisms producing hydrogen and soluble metabolites from raw glycerol', has been accepted for publication in the Brazilian Journal of Chemical Engineering. BRAZILIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING (ONLINE), v. 1, p. 1, 2022. DOI: 10.1007/s43153-021-00212-4
  • POLETO, LILIANE; DA ROSA, LETÍCIA OSÓRIO; FONTANA, ROSELEI CLAUDETE; RODRIGUES, ELISEU; POLETTO, ÉDINA; BALDO, GUILHERME; PAESI, SUELEN; SALES-CAMPOS, CECI; CAMASSOLA, MARLI. Production of antimicrobial metabolites against pathogenic bacteria and yeasts by Fusarium oxysporum in submerged culture processes. BIOPROCESS AND BIOSYSTEMS ENGINEERING, p. 1-12, 2021. DOI: 10.1007/s00449-021-02538-2
  • Magrini, Flaviane Eva; DE ALMEIDA, GABRIELA MACHADO; DA MAIA SOARES, DENIS; DOS ANJOS BORGES, LUIZ GUSTAVO; MARCONATTO, LETICIA ; GIONGO, ADRIANA ; PAESI, SUELEN . Variation of the Prokaryotic and Eukaryotic Communities After Distinct Methods of Thermal Pretreatment of the Inoculum in Hydrogen-Production Reactors from Sugarcane Vinasse. CURRENT MICROBIOLOGY, p. 1, 2021. DOI: 10.1007/s00284-021-02527-4
  • ILTCHENCO, JANAINA; PERUZZO, V.; MAGRINI, F. E.; MARCONATTO, L.; TORRES, A. P. R.; Beal, L; PAESI, S. Microbiota profile in mesophilic biodigestion of sugarcane vinasse in batch reactors. WATER SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 84, p. 2028-2039, 2021. DOI: 10.2166/wst.2021.375
  • Eder, Ana Silvia; Magrini, Flaviane Eva; Spengler, Andressa; DA SILVA, JULIA TONIOLI; Beal, Lademir Luiz; PAESI, SUELEN . Comparison of hydrogen and volatile fatty acid production by Bacillus cereus, Enterococcus faecalis and Enterobacter aerogenes singly, in co-cultures or in the bioaugmentation of microbial consortium from sugarcane vinasse. ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY & INNOVATION, v. 18, p. 100638, 2020. DOI: 10.1016/j.eti.2020.100638
  • Magrini, Flaviane Eva; DE ALMEIDA, GABRIELA MACHADO; DA MAIA SOARES, DENIS ; FUENTES, LAURA; ECTHEBEHERE, CLAUDIA; Beal, Lademir Luiz ; DA SILVEIRA, MAURÍCIO MOURA; PAESI, SUELEN . Effect of different heat treatments of inoculum on the production of hydrogen and volatile fatty acids by dark fermentation of sugarcane vinasse. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, v. 18, p. 1-13, 2020. DOI: 10.1007/s13399-020-00687-0
  • ILTCHENCO, JANAINA; ALMEIDA, LEANDRO G.; BEAL, LADEMIR L.; MARCONATTO, LETICIA; DOS ANJOS BORGES, LUIZ GUSTAVO; GIONGO, ADRIANA; PAESI, SUELE . Microbial consortia composition on the production of methane from sugarcane vinasse. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, v. 2019, p. 1-11, 2019. DOI: 10.1007/s13399-019-00426-0
  • POLETO, L.; MAGRINI, F. E.; BEAL, L. L.; PAESI, S.. Factors influencing the production of hydrogen by fermentative processes. Revista Eletrônica Científica da UERGS, v. 2, p. 101, 2016. DOI: 10.21674/2448-0479.21.101-116
  • POLETO, L.; SOUZA, P.; MAGRINI, F. E.; BEAL, L. L.; TORRES, A. P. R.; SOUSA, M. P.; LAURINO, J.P.; PAESI, S. Selection and identification of microorganisms present in the treatment of wastewater and activated sludge to produce biohydrogen from glycerol.. International Journal of Hydrogen Energy, v. 41, p. 4374-4381, 2016. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.06.051

Capítulos de livros publicados

• • Eder, Ana Silvia; Magrini, Flaviane Eva; Spengler, Andressa; Silva, Julia Tonioli da; Beal, Lademir Luiz; PAESI, SUELEN. Produção de hidrogênio por consórcio microbiano em comparação com Bacillus cereus, Enterococcus faecalis e Enterobacter aerogenes utilizando glicose como substrato. Meio Ambiente em Foco - Volume 9. 1ed.: 2019, p. 93. 

Patente

• • CAMASSOLA, M.; POLETO, L.; Da Rosa, L. O.; Da Rosa L.O.; FONTANA, R. T.; PAESI, S. PROCESSO DE OBTENÇÃO DE EXTRATO ANTIMICROBIANO PRODUZIDO POR FUSARIUM OXYSPORUM, USO DO EXTRATO ANTIMICROBIANO E EXTRATO ANTIMICROBIANO PRODUZIDO POR FUSARIUM OXYSPORUM OBTIDO PELO PROCESSO. 2019, Brasil. Patente: Privilégio de Inovação. Número do registro: BR10201900515, título: "PROCESSO DE OBTENÇÃO DE EXTRATO ANTIMICROBIANO PRODUZIDO POR FUSARIUM OXYSPORUM, USO DO EXTRATO ANTIMICROBIANO E EXTRATO ANTIMICROBIANO PRODUZIDO POR FUSARIUM OXYSPORUM OBTIDO PELO PROCESSO", Instituição de registro: INPI - Instituto Nacional da Propriedade Industrial. Depósito: 16/03/2019.

Portal - Quais são as linhas de pesquisa na área de biogás em desenvolvimento no Laboratório de Diagnóstico Molecular?

Profa. Dra. Suelen Paesi - Atualmente o LDM conta  com projetos de alunos de mestrado e doutorado, nas seguintes linhas de pesquisa: 

• • Identificação de microrganismos que atuam na produção de biogás a partir de resíduos agroindustriais de suínos, bovinos e aves, utilizando bioaumentação e enzimas comerciais; 
  • Análise e caracterização da microbiota procarionte de reatores anaeróbios tratando esgotos domésticos em diferentes estações do ano; 
  • Produção de hidrogênio e metabólitos a partir de diferentes coculturas de microrganismos e bioaumentação utilizando glicerol residual como substrato; 
  • Diversidade microbiana da codigestão de resíduos líquidos de suíno e glicerol residual para a obtenção de biogás e aplicação para biofertilizantes. 
    

Portal - Quais são os principais desafios para a equipe que atua no Laboratório de Diagnóstico Molecular, com digestão anaeróbia e produção de biogás?

Profa. Dra. Suelen Paesi - Atualmente, o principal desafio é recurso para financiamento de projetos de pesquisa, obtenção de bolsas e captação de alunos de pós-graduação.

A pesquisa é uma grande oportunidade para o setor produtivo obter inovação tecnológica e soluções para “gargalos” de produção, purificação e aplicação do biogás.

O vínculo do setor produtivo com as universidades e os institutos de pesquisa científica, precisa ser estreitado com o alinhamento dos objetivos dos dois segmentos.

A produção de novos conhecimentos na área de biogás,  precisam ser aplicadas com transferência de tecnologias e muita audiência das dificuldades do produtor rural, empresas de suprimentos, etc. Ademais o LDM  acredita que essas dificuldades podem ser superadas também pela parceria público/privada onde a soma de esforços no âmbito legal, ambiental e de investimentos de grande porte podem fortalecer o mercado de biogás.  

Neste panorama, destaca-se  a importância de eventos, como palestras, espaço de negócios e  dias de campo para aproximar a academia e difundir informações aos outros agentes da cadeia. Com este propósito, o Fórum Sul Brasileiro de Biogás e Biometano (FSBBB) surgiu em 2017 com esta missão de aproximar experiências das instituições de pesquisa, empresas e setor produtivo.

O objetivo do Fórum é contribuir para o desenvolvimento da cadeia de biogás e biometano nos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná, como também em todo o país, promovendo um espaço de discussão, exposição de cases, tendências do segmento e gerar mais negócios, desenvolvimento e sustentabilidade.

O 4° FSBBA ocorrerá em abril de 2022 na Universidade de Caxias do Sul, sob minha coordenação. Sobre o Fórum, para mais informações acesse: biogasebiometano.com.br.

Portal - Qual é a importância estratégica do Laboratório de Diagnóstico Molecular para o desenvolvimento da região de Caxias do Sul?

Profa. Dra. Suelen Paesi - Como importância estratégica podemos destacar as parcerias com empresas e produtores agroindustriais da região a fim de destinar os resíduos por meio da implantação de plantas de biogás;  geração de energia e biofertilizante.

Outro ponto de destaque são serviços de identificação de microbiológica de potenciais inóculos para a digestão anaeróbia e avaliação da capacidade de diferentes resíduos na produção de hidrogênio e metano.

Assim como, a formação de recursos humanos com conhecimentos para atuarem em diferentes setores da região com potencialidade para gerar energia por meio do biogás.

Portal - Qual é a importância do biogás para desenvolvimento regional de Caxias do Sul?

Profa. Dra. Suelen Paesi - Destinação de resíduos sólidos urbanos, resíduos agroindustriais que podem ser aproveitados na conversão em energia elétrica, térmica e veicular.

A região tem inúmeras agroindústrias, um forte setor metal mecânico que junto com a Universidade de Caxias do Sul, que em parcerias podem contribuir para a implementação de programas que unam os diferentes elos da cadeia do biogás para gerar energia alternativa contribuindo para o desenvolvimento sustentável.

Portal - Fale sobre o diferencial na capacitação dos profissionais que atuam (ou atuaram) no Laboratório de Diagnóstico Molecular e a demanda por profissionais egressos dos cursos da UCS.

Profa. Dra. Suelen Paesi - O Laboratório de Biologia Molecular oportuniza uma formação completa nos temas de geração de biogás, já que disponibiliza de linhas de pesquisa com bioensaios práticos e com toda infraestrutura necessária.

O laboratório conta com uma equipe qualificada e experiente em gerar conhecimentos, projetos, relatórios e artigos científicos em periódicos internacionais de alto impacto em ciência ligada a biotecnologia, engenharias e ciências ambientais.

Portal - Quais são e quando ocorre os processos de admissão de novos alunos na UCS, especificamente para os cursos de graduação e pós-graduação vinculados ao Laboratório de Diagnóstico Molecular?

Profa. Dra. Suelen Paesi - Os processos para admissão de alunos na graduação ocorrem periodicamente, como estágio voluntário e com possibilidade de bolsa de iniciação científica.

Os processos seletivos para ingresso nos cursos de Pós-Graduação da UCS (mestrado e doutorado) vinculados as linhas de pesquisa do LDM ocorrem por fluxo contínuo.

Portal - O Laboratório de Diagnóstico Molecular presta serviços para empresas? Se caso positivo, quais são os serviços prestados?

Profa. Dra. Suelen Paesi -  Sim, o LDM atua com prestação de serviços para empresas, centros de pesquisa e universidades. 
Atualmente, são realizados os seguintes serviços: 

a) Identificação molecular de microrganismos por sequenciamento de DNA por capilar (Método Sanger)  

• • Microrganismos isolados: amostras clínicas, ambientais ou biológicas;

b) Identificação microbiológica por sequenciamento de nova geração (NGS) 

• • Comunidades microbianas: amostras clínicas (microbioma intestinal, oral); 
  • Amostras ambientais (lodos de estações tratamento, reatores de produção de biogás ou bioprodutos, amostras de águas residuárias., entre outros); 

c) Avaliação do potencial de diferentes resíduos e inóculos na produção de biogás e coprodutos 

• • Avaliação do BMP (potencial bioquímico de metano) de diversos tipos de resíduos e inóculos. 

Portal - Qual o canal de contato para contratação dos serviços e contato com a coordenação do Laboratório de Diagnóstico Molecular ?

Profa. Dra. Suelen Paesi - O LDM está de portas abertas. Para quem tiver interesse em falar conosco ou acompanhar o nosso trabalho, segue os nossos canais para o contato, e-mails e telefone:

• • femagrin@ucs.br
  • sopaesi@ucs.br
  • Telefone: (54) 32182100 ramal: 2665

UCS - Universidade de Caxias do Sul - www.ucs.br

Campus-Sede: Rua Francisco Getúlio Vargas, 1130. CEP 95070-560 - Caxias do Sul/RS

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Sobre a Série Especial - Laboratórios de Biogás do Brasil 

Uma série de reportagens especiais com o objetivo de apresentar os principais laboratórios que atuam na área de digestão anaeróbia, caracterização de substratos e produção de biogás, localizados em diferentes regiões do Brasil.

Para trabalhar na área de recuperação energética de resíduos orgânicos por meio da digestão anaeróbia é imprescindível a instalação de um laboratório de biogás e biometano para realização de análises de caracterizações físico-química dos substratos, avaliação e cultivo de inóculos, assim como para a montagem de reatores anaeróbios em escala de bancada ou em escala piloto, com as mais variadas especificações operacionais.

Avaliar diferentes parâmetros bioquímicos possibilitam um controle rígido do bioprocesso, desta forma as plantas de biogás podem alcançar alto desempenho operacionais. Estruturar um laboratório na área de digestão anaeróbia amplia a capacidade de pesquisa e desenvolvimento, proporcionado segurança aos projetos de plantas de biogás e minimizando riscos do processos.

Há uma demanda crescente para analisar diferentes matérias-primas para produção de biogás e identificar o potencial bioquímico de metano, avaliar o desempenho de ensaios de biometanização e identificar os parâmetros operacionais que tornem o processo de produção de biogás mais eficiente, seguros e economicamente viáveis.

Afinal, o que é um Laboratório?

“De acordo com o conceito apresentado na Wikipédia, Laboratório é uma sala ou espaço físico devidamente equipado com instrumentos próprios para a realização de experimentos e pesquisas científicas diversas, dependendo do ramo da ciência para o qual foi planejado.

A importância do laboratório na investigação ou escala industrial em qualquer de suas especialidades, seja química, dimensional, elétrica, biológica, baseia-se no exercício de suas atividades sob condições ambientais controladas e normatizadas, de modo a assegurar que não ocorram influências estranhas que alterem o resultado do experimento ou medição e, ainda, de modo a garantir que o experimento seja repetível em outro laboratório e obtenha o mesmo resultado”.

AGRADECIMENTOS

O Portal Energia e Biogás ® agradece em nome Profa. Dra. Suelen Paesi e da pesquisadora Flaviane Eva Magrini, assim como a todos os integrantes do Laboratório de Diagnóstico Molecular - Instituto de Biotecnologia, pelas valorosas contribuições para desenvolvimento dessa reportagem especial. 

Aguarde!

Em breve novos episódios da série com destaque para laboratórios de digestão anaeróbia e produção de biogás, em diferentes regiões do Brasil.

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