Valorização de biomassa algal produzida em fotobiorreatores para a produção de biocombustíveis e outros produtos

• Autor(a) principal: Fraga, José Miguel Saraiva
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/5805
• topic: Chlorella Vulgaris; Composição Bioquímica; Disrupção Celular; Produção de Biomassa; Valorização Biomassa; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Química

Atualmente, os combustíveis fósseis representam 80% da produção energética global, sendo que os restantes 20% correspondem às energias renováveis. Desta forma, é imperiosa a procura de fontes alternativas de energia sustentável de modo a reduzir as emissões de gases com efeito de estufa, nomeadamente o dióxido de carbono, que atinge já os 400 ppmv na atmosfera. A biomassa algal tem sido apresentada como uma alternativa para a redução da concentração de CO2 na atmosfera, já que tem a capacidade de sequestrar 1,83 kg CO2 por 1 kg de biomassa produzida. Para além disso, a biomassa algal pode constituir uma fonte de biocombustíveis e outros produtos de maior valor acrescentado. No entanto, a implementação industrial da produção e exploração da biomassa algal depara-se ainda com vários desafios, nomeadamente a redução de custos e recursos nos processos upstream e downstream, onde os vários estudos têm sido centrados. Com vista a contribuir para o esclarecimento de algumas das questões acima apresentadas, foram abordados aspectos da produção de biomassa e principalmente as questões da desconstrução da biomassa da espécie Chlorella vulgaris. A produção de biomassa algal foi avaliada a partir de duas séries de ensaios de crescimento algal onde várias variáveis físicas e bioquímicas foram testadas. A concentração máxima de biomassa obtida foi de 0,7 g/L, utilizando um meio de referência (meio Bristol normal modificado) e alimentando ar a um caudal de 1,5 L.L-1.min-1. Noutra série de ensaios em que o caudal de ar foi aumentado para 3 L.L-1.min-1 a produção de biomassa caiu para cerca de 0,1 g/L, indiciando problemas com a transferência de massa e/ou stress mecânico. Relativamente à disrupção celular, foram testados vários métodos físicos e físico-químicos, nomeadamente ultrassons, moagem, tratamento térmico e ácido, aplicados a biomassa seca e húmida. Nos hidrolisados analisaram-se os teores em açúcares, proteína e lípidos. Dos vários métodos testados em biomassa húmida, o que apresentou melhores resultados foi a hidrólise ácida (pH=1, Temperatura: 121ºC, tempo: 1h) com uma recuperação de 29,7% de açúcares e 21,3% de proteínas. A secagem prévia das amostras (altamente intensiva em energia) não contribuiu para um aumento significativo da extensão da disrupção celular. O incremento foi de 51,9% para 53,3% (açúcares e proteína) para a biomassa seca, o que está dentro do erro experimental e claramente não justifica o consumo energético envolvido na secagem. Por outro lado, a composição do meio influenciou a composição das células. O reforço dos nutrientes azoto e fósforo conduziu à redução da síntese de açúcares e potenciou a síntese de proteínas. O teor de lípidos recuperados da biomassa rondou os 22%. Os ensaios realizados com maior quantidade de biomassa, necessária para a determinação dos lípidos, permitiu evidenciar a presença de um resíduo sólido, de cerca de 20%, que deverá ser objeto de estudos futuros.