Aumento de biomassa de microalgas cultivadas em fotobiorreatores pela injeção de emissões de grupo motogerador diesel

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Finger, Gustavo Strauch Wilin
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/55362
Resumo: Orientador: Prof. José Viriato Coelho Vargas, Ph.D
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spelling Mariano, André Bellin, 1977-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEVargas, José Viriato Coelho, 1958-Finger, Gustavo Strauch Wilin2024-05-09T17:37:54Z2024-05-09T17:37:54Z2018https://hdl.handle.net/1884/55362Orientador: Prof. José Viriato Coelho Vargas, Ph.DCoorientador: Prof. André Bellin Mariano, Dr.Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências dos Materiais. Defesa : Curitiba, 19/02/2018Inclui referências : p.123-134Resumo: A utilização biotecnológica para a biomassa de microalgas varia desde a produção de suplementos alimentares até a produção de cosméticos pela indústria farmacêutica. Além disto, a biomassa de microalgas tem também se apresentado como uma alternativa para a produção de biocombustíveis renováveis e, cujo cultivo, ainda pode ajudar na mitigação de CO2 provenientes de fontes fixas, reduzindo o fenômeno do efeito estufa. Ultimamente, pesquisas têm almejado o aumento da produção de biomassa de microalgas com a utilização de gases de combustão provenientes de processos que emitem gases com alta concentração de dióxido de carbono, como plantas termoelétricas e de incineração de resíduos sólidos urbanos, por exemplo. O presente trabalho teve como objetivo principal aumentar a produtividade de biomassa de microalgas utilizando gases de exaustão provenientes de um gerador de energia elétrico de 55 kVA em fotobiorreatores (FBRs) do tipo airlift de 11 L de volume e um fotobiorreator compacto de 10 m3 de volume de cultivo. Para tanto, utilizou-se a microalga da espécie Acutodesmus obliquus cultivada em regime de batelada em meios de cultivo artificial (NBR 12648) e provenientes de dejeto suíno biodigerido (9% v/v) a fim de analisar o potencial de mitigação de nutrientes do meio de cultivo e dos gases de emissão, avaliados em relação as concentrações de CO2, CO, O2, SO2, NO e NO2. Os cultivos foram autotróficos e foram realizados sob condições ambientais naturais de iluminação e temperatura na cidade de Curitiba-PR. Ao final dos cultivos, a biomassa foi avaliada quanto a quantidade de lipídios totais e quanto a composição de ácidos graxos para previsão da qualidade de biodiesel a ser produzido com a mesma. Para os cultivos em FBRs airlift em meio artificial, obteve-se uma concentração final de biomassa seca de 1,53 ± 0,01 g.L-1 e 13,60 ± 0,4 % de composição de lipídios totais quando injetados gases de emissão a uma vazão de 2 L.min-1. Em contrapartida, obteve-se uma concentração de 0,87 ± 0,02 g.L-1 de biomassa seca e 15,01 ± 0,9 % de lipídios totais quando injetados somente ar atmosférico durante os 15 dias de cultivo. Nos FBRs airlift em que o meio utilizado fora o dejeto suíno, os cultivos sob injeção de gases de emissão a 1 L.min-1 apresentaram concentração final de biomassa seca superior aos que não receberam os gases de emissão, sendo de 1,14 ± 0,14 g.L-1 contra 0,71 ± 0,03 g.L-1 ; a quantidade lipídica não variou em relação à presença ou não dos gases de injeção nestes FBRs. No FBR compacto de volume de cultivo de 10 m3, a injeção de gases propiciou uma concentração de biomassa seca 0,71 ± 0,05 g.L-1 e quantidade lipídica de 15 ± 0,97 % ao final de 28 dias de cultivo. Independente do meio de cultivo empregado, com e sem a injeção de gases de emissão, os ácidos graxos encontrados em maioria na biomassa obtida foram de cadeia poliinsaturadas, com presença predominante dos ácidos graxos palmíticos, oleicos e linoleicos que pode diminuir a qualidade do biodiesel com relação a estabilidade oxidativa e ao Número de Cetanos.Abstract: Microalgae biomass has a vast range of biotechnological uses, varying from the production of food supplements to cosmetic products by pharmaceutics industries. Furthermore, microalgae biomass has also been analyzed in terms of its potential for biofuels production and carbon dioxide mitigation in order to minimize the greenhouse effects causing the global warming. Over the last decade, several researches have focused on the application of microalgae cultures for flue gases mitigation from sources that emit higher concentrations of carbon dioxide, such as thermal power plants and municipal solid waste plants, for example; however, those have focused mostly on the mitigation of solely carbon dioxide, while flue gases are composed of several other components. This work aimed to enhanced microalgae biomass productivity using exhaust gases from a 55 kVA genset into airlift photobioreactors of 11 L of volume and in a compact photobioreactor of 10 m3 volume. The microalga specie chosen for the experiments was the Acutodesmus obliquus, cultivated in batch regime in artificial medium (NBR 12648) and in swine swage medium to evaluate the possibility of scaling up the coupling of bioremediation of wastewater and flue gases analyzed in terms of concentration of CO2, CO, O2, SO2, NO and NO2. The cultivation period was carried under environmental conditions of temperature and solar radiation in Curitiba- Brazil. At the end of the experiments, the obtained biomass was assessed in terms of its total lipid content and fatty acid composition to evaluate the possibility of producing biodiesel from it and to predict its final properties. For the cultures maintained in the airlift photobioreactors in artificial medium, the dry biomass concentration on the 15th day was 1.53 ± 0.01 g.L-1 and 13.60 ± 0.4 % of total lipid content when exhaust gases were injected at a flow rate of 2 L.min-1. On the other hand, when only atmospheric air was supplied, the dry biomass concentration found was 0.87 ± 0.02 g.L-1 and the total lipid content was 15.01 ± 0.9 %. The airlift photobioreactors inoculated with swine sewage (9% v/v) have presented final dry biomass of 1.14 ± 0.14 g.L-1 when flue gases were injected at a flow rate of 1 L.min-1, while in cultures where only atmospheric air was supplied the results found was 0.71 ± 0.03 g.L-1. Moreover, the lipid content has shown no significant variances if flue gases were supplied or not during the cultivation period. For the photobioreactor of 10 m3 of volume, the final dry biomass concentration encountered was 0.71 ± 0.05 g.L-1 and the lipid content was 15 ± 1 % on the last day of experiment (28 days). Independently of the culture medium and the photobioreactors employed for Acutodesmus obliquus cultivation, polyunsaturated chains mainly composed the fatty acid with predominance of palmitic, oleic and linoleic oils, which has been correlated to poor qualities of biodiesel produced, such as lower stability to oxidation and lower Cetane Numbers.1 recurso online : PDF.application/pdfBiomassaEngenharia de Materiais e MetalurgiaBiocombustíveisMicroalgaAumento de biomassa de microalgas cultivadas em fotobiorreatores pela injeção de emissões de grupo motogerador dieselinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - GUSTAVO STRAUCH WILIN FINGER.pdfapplication/pdf8585424https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/55362/1/R%20-%20D%20-%20GUSTAVO%20STRAUCH%20WILIN%20FINGER.pdf072e08261e763a45a294329a9f5e77f9MD51open access1884/553622024-05-09 14:37:54.344open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/55362Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-09T17:37:54Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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