Ciclagem de nutrientes e energia por processos baseados em microalgas a partir das águas residuais do abate e processamento de aves e suínos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Alberto Meireles dos
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/15278
Resumo: The nutrient cycling from microalgae-based processes is a potential technological route to be applied in wastewater treatment plants. Therefore, the objectives of this research are: (a) develop a bioreactor applicable to conversion of organic matter, nitrogen and phosphorus into products of microalgal metabolism; (b) evaluate the kinetics of biomass production; (c) evaluate the kinetics of organic matter and nutrients consumption (nitrogen and phosphorus); (d) carry out material balances and analyzes of economic potential of the process and bioproducts; (e) determine the quantitative and qualitative composition of biomass and production of bioproducts; (f) determine biomass composition of biomass; (g) determining fatty acid profile of biomass; and (h) characterize biodiesel from microalgal biomass. The nutrient cycling by Phormidium autumnale in agroindustrial wastewater indicate high removal efficiencies of 97.6%, 85.5% and 92.4% for COD, N–TKN and P–PO4–3, respectively, in parallel to a microalgal sludge productivity of 0.27 kg/m3/d. The economic analysis demonstrated a cost of USD 2.66/m3 of treated industrial wastewater, and as consequence of this process, the production cost of microalgal sludge was USD 0.03/kg of dehydrated biomass. The generated microalgal sludge shows predominance of saturated fatty acids, indicates the potential of its use as a suitable lipid input for biodiesel synthesis. The lipid-extracted microalgae (LEM) showed high content of free amino acids, minerals and pigments, being a potential source for animal feed. Thus, the heterotrophic microalgae cultivation in wastewater has demonstrated to be capable of removing pollutants and, simultaneously, producing biofuel and being a potential source for animal feeding from microalgal sludge, a profit margin of 94% can be obtained.
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Therefore, the objectives of this research are: (a) develop a bioreactor applicable to conversion of organic matter, nitrogen and phosphorus into products of microalgal metabolism; (b) evaluate the kinetics of biomass production; (c) evaluate the kinetics of organic matter and nutrients consumption (nitrogen and phosphorus); (d) carry out material balances and analyzes of economic potential of the process and bioproducts; (e) determine the quantitative and qualitative composition of biomass and production of bioproducts; (f) determine biomass composition of biomass; (g) determining fatty acid profile of biomass; and (h) characterize biodiesel from microalgal biomass. The nutrient cycling by Phormidium autumnale in agroindustrial wastewater indicate high removal efficiencies of 97.6%, 85.5% and 92.4% for COD, N–TKN and P–PO4–3, respectively, in parallel to a microalgal sludge productivity of 0.27 kg/m3/d. The economic analysis demonstrated a cost of USD 2.66/m3 of treated industrial wastewater, and as consequence of this process, the production cost of microalgal sludge was USD 0.03/kg of dehydrated biomass. The generated microalgal sludge shows predominance of saturated fatty acids, indicates the potential of its use as a suitable lipid input for biodiesel synthesis. The lipid-extracted microalgae (LEM) showed high content of free amino acids, minerals and pigments, being a potential source for animal feed. Thus, the heterotrophic microalgae cultivation in wastewater has demonstrated to be capable of removing pollutants and, simultaneously, producing biofuel and being a potential source for animal feeding from microalgal sludge, a profit margin of 94% can be obtained.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA possibilidade de ciclagem de nutrientes a partir de processos microalgais é uma rota tecnológica potencial a ser aplicada em estações de tratamento de águas residuais. Em face disto, o trabalho teve por objetivos: (a) desenvolver um biorreator aplicável à conversão de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo em produtos do metabolismo microalgal; (b) avaliar a cinética de produção de biomassa; (c) avaliar a cinética de consumo de matéria orgânica e nutrientes (nitrogênio e fósforo); (d) realizar balanços de material e análises de potencial econômico do processo e dos bioprodutos; (e) determinar a composição quantitativa e qualitativa da biomassa e produção de bioprodutos; (f) determinar a composição centesimal da biomassa; (g) determinar o perfil de ácidos graxos da biomassa; e (h) caracterizar o biodiesel a partir de biomassa microalgal. A ciclagem de nutrientes por Phormidium autumnale em águas residuais apresentou altas eficiências de remoção de 97,6%, 85,5% e 92,4% para DQO, N-TKN e P-PO4-3, respectivamente, paralelamente a uma produtividade de lodo microalgal de 0,27 kg/m3/d. A análise econômica demonstrou um custo de US$ 2,66/m3 de águas residuais industriais tratadas e, como consequência desse processo, o custo de produção do lodo microalgal foi de US$ 0,03/kg de biomassa desidratada. O lodo microalgal gerado mostra predominância de ácidos graxos saturados, indicando uma fonte potencial para produção de biodiesel. A biomassa microalgal extraída de lipídios apresentaram alto teor de aminoácidos, minerais e pigmentos livres, sendo uma potencial fonte para alimentação animal. Portanto, o cultivo de microalgas heterotróficas em águas residuais demonstrou ser capaz de remover poluentes e, ao mesmo tempo, produzir biocombustível e ser uma fonte potencial de alimentação animal a partir de lamas de microalgal, podendo ser obtida uma margem de lucro de 94%.Universidade Federal de Santa MariaBrasilCiência e Tecnologia dos AlimentosUFSMPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia dos AlimentosCentro de Ciências RuraisLopes, Eduardo Jacobhttp://lattes.cnpq.br/9203445906772879Codevilla, Cristiane Francohttp://lattes.cnpq.br/3165544867590900Menezes, Cristiano Ragagnin dehttp://lattes.cnpq.br/1755735245826251Patias, Luciana Dapievehttp://lattes.cnpq.br/5532467265226436Mérida, Luis Guillermo Ramírezhttp://lattes.cnpq.br/7532632798982607Santos, Alberto Meireles dos2019-01-09T15:16:06Z2019-01-09T15:16:06Z2018-05-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/15278porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2019-01-10T05:02:08Zoai:repositorio.ufsm.br:1/15278Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2019-01-10T05:02:08Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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