Biotecnologia e biomassa para o século XXI : estudo de meios de cultivo para a produção de biomassa de microalgas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ribeiro, Dágon Manoel
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/38596
Resumo: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Programa em Rede Multi-Institucional do Pró-Centro-Oeste de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biodiversidade, 2020.
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spelling Biotecnologia e biomassa para o século XXI : estudo de meios de cultivo para a produção de biomassa de microalgasBiotecnologiaFotobiorreatorBiorrefinariasBiomassaTese (doutorado)—Universidade de Brasília, Programa em Rede Multi-Institucional do Pró-Centro-Oeste de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biodiversidade, 2020.A biotecnologia e a produção biomassa são temas contemporâneos de grande relevância mundial. Neste contexto, destacam-se as microalgas como fontes promissoras para a produção de alimentos, bioprodutos e energia no século XXI. No entanto, existem diferentes desafios a serem superados para tornar a produção indústrial de microalgas economicamente viável, dentre eles o custo do meio de cultivo. Esta tese tem como objetivo apresentar duas estratégias para a produção de biomassa de microalgas verdes (Chlorophyta) utilizando meios de cultivo de baixo custo. A primeira estratégia consiste na formulação de meio quimicamente definido que combina as fontes de nitrogênio (ureia, amônia e nitrato) com o uso de fertilizantes como uma abordagem de baixo custo para o cultivo de Chlorella sorokiniana. O meio proposto denominado "Blue Green Nitrogen Mix" (BGNIM), foi capaz de suportar o crescimento de C. sorokiniana em níveis semelhantes ao meio sintético padrão BG11, apresentando produtividades entre 47 e 50 mgDW • L-1 • d-1 . Adicionalmente, o uso combinado de três fontes de nitrogênio levou a alterações na composição da biomassa. A concentração de proteínas aumentou 7%, de carotenóides 41%, de açúcares solúveis 12%, alanina 370%, serina 350%, valina 180%, mio-inositol 190%, ácido glicerico 230% e ácido glutâmico 220%, quando comparado ao meio padrão BG11. Além disso, uma grande mudança de pH foi detectada durante a fase inicial de crescimento em culturas de BGNIM, abrindo oportunidades para o controle de predadores sensíveis ao pH durante a produção em larga escala. É importante ressaltar que a formulação BGNIM proporcionou uma redução de custo de aproximadamente 95% em comparação com o meio padrão BG11. A segunda estratégia foi a utilização de efluente da indústria de óleo de palma (POME) como meio de cultivo algal quimicamente indefinido. Neste trabalho, a linhagem autóctone de microalga Pseudokirchneriella sp. O LBA # 52. Esta foi selecionada dentre 18 linhagens testadas para crescimento em POME. A produtividade da biomassa alcançou 272,13 mgDW • L-1 • d-1 durante o cultivo, usando fotobiorreatores Flat Plate airlift de 15 L. Os carboidratos constituíram a maior fração da biomassa das algas, atingindo até 39,73%, enquanto a fração lipídica variou de 8,39% a 11,03% quando o POME é utilizado como meio de cultura. Além disso, o crescimento de algas promoveu reduções de 61,21% do nitrogênio total (TN), 99,99% de amônio e 99,07% de fosfato presentes no POME. Este estudo destaca o potencial do uso de microalgas no tratamento de águas residuais e na produção de biomassa de alto valor agregado, integrada à indústria de óleo de palma.Biotechnology and biomass production are contemporary themes of great worldwide relevance. In this context, microalgae are highlighted as promising sources for the production of food, bioproducts and energy in the 21st century. However, there are different challenges to be overcome to make indústrial microalgae production economically viable, including the cost of the medium. This thesis aims to present two strategies for the production of biomass from green microalgae (Chlorophyta) using low cost cultivation media. The first strategy consists of formulating a chemically defined medium that combines nitrogen sources (urea, ammonia and nitrate) with the use of fertilizers as a low-cost approach to the cultivation of Chlorella sorokiniana. The proposed medium called "Blue Green Nitrogen Mix" (BGNIM), was able to support the growth of C. sorokiniana at levels similar to the standard synthetic medium BG11, presenting productivity between 47 and 50 mgDW • L-1 • d-1 . Additionally, the combined use of three nitrogen sources led to changes in the composition of the biomass. Protein concentration increased 7%, carotenoids 41%, soluble sugars 12%, Alanine 370%, Serine 350%, Valine 180%, Myo-inositol 190%, Glyceric acid 230% and Glutamic acid 220%, when compared to standard medium BG11. In addition, a large pH change was detected during the initial growth phase in BGNIM cultures, opening up opportunities for the control of pH sensitive predators during large-scale production. It is important to note that the BGNIM formulation provided a cost reduction of approximately 95% compared to the standard BG11 medium. The second strategy was to use effluent from the palm oil mill (POME) as a chemically indefinite algal culture medium. In this work, the indigenous microalgae Pseudokirchneriella sp. LBA # 52 was selected from 18 strains tested for growth in POME. Biomass productivity reached 272.13 mgDW • L-1 • d -1 during cultivation, using 15 L Flat Plate photobioreactors. Carbohydrates constituted the largest fraction of algae biomass, reaching up to 39.73%, while lipid fraction varied from 8.39% to 11.03% when POME is used as a culture medium. In addition, algae growth promoted reductions of 61.21% of total nitrogen (TN), 99.99% of ammonium and 99.07% of phosphate present in POME. This study highlights the potential of using microalgae in the treatment of wastewater and in the production of high added value biomass, integrated with the palm oil industry.Brasil, Bruno dos Santos Alves FigueiredoWilliams, Thomas Christopher RhysRibeiro, Dágon Manoel2020-07-01T11:11:23Z2020-07-01T11:11:23Z2020-07-012020-02-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfRIBEIRO, Dágon Manoel. Biotecnologia e biomassa para o século XXI: estudo de meios de cultivo para a produção de biomassa de microalgas. 2020. 99 f., il. Tese (Doutorado em Biotecnologia e Biodiversidade)—Universidade de Brasília, Brasília, Brasília, 2020.https://repositorio.unb.br/handle/10482/38596info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-25T02:23:39Zoai:repositorio.unb.br:10482/38596Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-25T02:23:39Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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