Engenharia de microalgas para concepção de uma biorrefinaria utilizando CO2 como fonte de carbono
Autor: Juliana Botelho Moreira (Currículo Lattes)
Resumo
A biorrefinaria é um processamento sustentável em planta industrial que integra os processos de conversão de biomassa para produzir biocombustíveis, bioprodutos de valor agregado e energia. As microalgas constituem uma biomassa com grande potencialidade para uso como matéria prima para produção desses bioprodutos, além de apresentarem a capacidade de biofixar o CO2 atmosférico. O objetivo deste trabalho foi estudar o cultivo semicontínuo de Spirulina sp LEB 18 e Chlorella fusca LEB 111, avaliando a potencialidade das biomassas produzidas para concepção de uma biorrefinaria microalgal. Os cultivos com duração de 55 d foram mantidos a 30ºC, 41,6 µmol.m-².s-1 e fotoperíodo 12 h claro/escuro, em fotobiorreatores tubulares verticais. A concentração inicial de biomassa foi 0,2 g.L-1 e as taxas de renovação estudadas, 20 e 40% (v/v). Primeiramente foram estudados diferentes modos de condução de cultivo semicontínuo para a microalga Spirulina sp. LEB 18, avaliando-se as melhores respostas cinéticas. Em ambos os modos a primeira remoção de produto e adição de meio novo (corte) foi realizada no final da fase exponencial de crescimento. Contudo, em um modo de condução de cultivo estabeleceu-se uma concentração celular de corte fixa e em outra, a remoção de produto e adição de meio novo foi realizados a cada 3 d. As máximas produtividade média (0,092 g.L-1.d-1) e concentração de biomassa produzida (8,37 g) foram encontradas com taxa de renovação de 40% (v/v) no ensaio com concentração celular de corte fixa, demonstrando que essa é a melhor condução de cultivo semicontínuo. Em um segundo momento, selecionado o modo de condução, foi estudado o cultivo semicontínuo das microalgas Spirulina sp LEB 18 e Chlorella fusca LEB 111 com CO2 como fonte de carbono, a fim de avaliar a potencial aplicação das biomassas produzidas. A concentração celular de corte foi 1,6 g.L-1. Para a caracterização das biomassas foram determinados carboidratos, proteínas, lipídios e cinzas. Na biomassa de Spirulina sp. LEB 18 ainda foi avaliado o rendimento em biopolímeros. Quando cultivada com 10% (v/v) de CO2 e taxa de renovação de 20% (v/v), a microalga Spirulina sp. LEB 18 apresentou biomassa rica em proteínas, sendo 60,1 % (p/p), 14,4% (p/p) de carboidratos e máximo teor lipídico de 9,8% (p/p). O máximo rendimento em biopolímeros encontrado foi 7,1% (p/p) no ensaio com 10% (v/v) de CO2. A biomassa da microalga Chlorella fusca LEB 111 apresentou teores máximos de proteínas (56,1%, p/p), carboidratos (30,2%, p/p) e lipídios (13,3%, p/p) quando a microalga foi cultivada com CO2 como fonte de carbono. Nos cultivos com esse gás foi observado que a taxa de renovação de meio não influenciou na cinética de crescimento da microalga Spirulina sp. LEB 18. Esta microalga apresentou maior produtividade média, velocidade específica de crescimento e máxima biomassa produzida, quando cultivada com CO2. As biomassas das microalgas Spirulina sp. LEB 18 e Chlorella fusca LEB 111, obtida a partir do cultivo com 10% (v/v) de CO2, apresentam potencial para obtenção de bioprodutos como biopeptídeos, bioetanol e ácidos graxos essenciais e podem ser utilizadas como matéria prima em biorrefinarias, favorecendo a autossustentabilidade.