Cultivo da microalga Chlorella spp. em pequena escala visando ao aumento da produção de biomassa e óleos para biodiesel

• Autor(a) principal: Acioli, Tácyo Santos
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-17102017-154948/
• topic: Airlift; Bags; Airlift; Bags; Biomass; Biomassa; Chlorophyceae; Chlorophyceae; Lipídeos; Lipids

Os combustíveis derivados do petróleo são notadamente reconhecidos como fontes insustentáveis de energia, visto que há um empobrecimento das suas fontes, e ainda pela contribuição nas mudanças climáticas globais. Nesse cenário, os biocombustíveis aparecem como alternativa renovável frente às não-renováveis. No Brasil, a inserção de fontes renováveis na matriz energética tem crescido ao longo das últimas décadas, onde o biodiesel tem desempenhado um papel de destaque. A linha de frente da produção está centrada nos vegetais superiores e resíduos contendo óleos vegetais e animais, entretanto, estas não são as únicas fontes de matéria-prima para a fabricação do biodiesel. Microalgas oleaginosas são uma alternativa potencial que resolve, em parte, alguns dos problemas associados ao biodiesel oriundo de óleos vegetais e animais. As microalgas podem acumular significativas quantidades de lipídeos (até mais que 50% do seu peso seco) e gerar grande quantidade de biomassa, porém, não se encontram disponíveis na natureza em concentrações que suportem exploração comercial, salvo exceções. Portanto, para serem produzidas em larga escala, podem ser utilizados sistemas controlados de cultivo. Dentro desse contexto, a pesquisa foi dividida em 3 etapas que visaram atingir os seguintes objetivos: (1) Através de técnicas de axenização, purificar duas cepas de Chlorella spp. para que os resultados obtidos pudessem ser atribuídos exclusivamente à alga; (2) Estudar o comportamento de duas cepas em dois meios de cultura distintos (WC e TAP) utilizando glicose como fonte orgânica de carbono e investigar fatores físicos e químicos para otimizar a produtividade de biomassa e lipídeos em relação à esses fatores. (3) Com os fatores escolhidos e otimizados, avaliar de forma simplificada o cultivo em média escala (fotobiorreatores de 10 L). A cepa de Chlorella DAM5% 04 apresentou os melhores resultados quanto às velocidades de crescimento, e por isso foi escolhida. Para monitorar o crescimento, foram utilizadas as absorbâncias calibradas previamente por sólidos suspensos. O modelo de Gompertz foi utilizado para a modelagem do crescimento e gerou curvas e parâmetros de crescimento (amplitude, velocidades máximas específicas de crescimento e tempo de geração). A adição de glicose aos meios de cultura aumentou 4 vezes as velocidades de crescimento quando comparado ao meio WC padrão (de 0,30 UFC mL-1 dia-1 para 1,23 UFC mL-1 dia-1. A relevância da glicose no meio TAP foi em relação à biomassa produzida, que dobrou seu valor em relação ao WC e TAP padrão (de 500 mg.L-1 para 1090 mg.L-1). Na investigação dos fatores químicos, a retirada de enxofre do meio foi responsável por aumentar em mais de 7 vezes o valor da fluorescência de lipídeos neutros (de 1 u.a para 7,8 u.a.), sendo o mais eficiente. Na combinação dos fatores envolvidos, a produção de biomassa chegou ao 2000 mg.L-1, ao passo que a fluorescência de lipídeos chegou às 14 u.a. O ponto ótimo para produção de biomassa e fluorescência de lipídeos neutros encontrado pelo modelo de otimização utilizado foi de 98 mg L-1 de nitrogênio, 51 mg L-1 de fósforo, 0 mg L-1 de enxofre e 200 μmol fótons m-2 s-1 para o meio de cultura. Esses valores foram utilizados na fase posterior, o cultivo nos fotobiorreatores. Foi constatado que o airlift é mais suscetível à contaminação da cultura (comprovado microscopicamente) do que as bags, o que interferiu nos resultados. As maiores velocidades específicas de crescimento foram obtidas no reator airlift (5,77 d-1) para o cultivo com ar enriquecido em CO2 (2%), sendo de 4 a 5 vezes maiores do que as obtidas em pequena escala (tubos de ensaio). Em relação à biomassa, o cultivo no airlift apresentou 2550 mg L-1. A fluorescência de lipídeos neutros não ultrapassou 1 u.a, em todos os experimentos realizados nos fotobiorreatores, muito aquém dos valores encontrados nos tubos.