Cultivo de microalgas utilizando efluentes da indústria bioenergética e avaliação da conversão em biodiesel
Autor: Etiele Greque de Morais (Currículo Lattes)
Resumo
As microalgas são um grupo de micro-organismos unicelulares ou multicelulares, fotossintéticos que tem capacidade, em sua maioria, de utilizar fontes de carbono orgânica e inorgânica para seu desenvolvimento. A biomassa microalgal vem sendo proposta como matéria-prima para a produção de energia e outros produtos devido a alta produtividade, possibilidade de utilizar águas residuais e o fato de não serem necessárias terras férteis para o cultivo. Além de sintetizar e armazenar lipídios em forma de triacilgliceróis para produção de biodiesel, elas podem utilizar efluentes tanto líquidos quanto gasosos proveniente da produção e aplicação deste biocombustível como nutriente para seu desenvolvimento. O trabalho teve como objetivo cultivar microalgas utilizando efluentes líquido (glicerol) e gasoso (CO2) da indústria bioenergética e avaliar a capacidade de conversão em biodiesel da biomassa obtida. O trabalho foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa foi realizado o cultivo mixotrófico das microalgas Spirulina sp LEB18, Chlorella fusca LEB 111 e Scenedesmus actus LEB 116 em biorreatores tubulares de 1,8 L de volume útil em estufa termostatizada a 30 °C e 43,2 µmol m-2 s-1 de iluminância. Foram utilizados nos experimentos o meio de cultivo padrão de cada microalga complementado com glicerina P.A 0,01 mol.L-1 em batelada e batelada alimentada. Foram avaliados o desenvolvimento das microalgas nos diferentes modos de cultivo com substrato glicerol, rendimento de biodiesel e quantificados os ésteres metílicos de ácidos graxos (FAMEs). As microalgas não tiveram suas produtividades afetadas pelos modos de cultivo. Dentre as cepas estudadas, Spirulina sp LEB 18 obteve o máximo rendimento em biodiesel (51,5%) no experimento em batelada, com percentual lipídico de 24,1%. De acordo com a composição de FAMEs, o óleo produzido também nesta condição, seria o mais estável com 58,3% de ésteres saturados e 29,9% insaturados. As microalgas estudadas apresentaram composição de ácidos graxos semelhantes a de óleos produzidos a partir de vegetais superiores (C16 e C18) e presença do ácido oleíco (18:1), indicador de qualidade do biodiesel. Na segunda etapa, foi realizado o cultivo da microalga Spirulina sp LEB 18 utilizando 10% (v/v) CO2 como fonte de carbono e com redução da fonte de nitrogênio. O cultivo foi realizado em escala piloto em fotobiorreator tubular horizontal equipado com air lift de 150 L de volume útil em estufa termostatizada a 30º C e 43,2 µmol m-2 s-1 de iluminância. Foram avaliadas a capacidade de biofixação de CO2 e desenvolvimento da microalga além da composição da biomassa em lipídios, carboidratos e proteínas. Foi obtido o rendimento teórico de biodiesel através da transesterificação in situ e convencional além da avaliação qualitativa do óleo a ser obtido pela microalga através da composição de ésteres metílicos. Spirulina apresentou em sua composição proteínas (47,3%), carboidratos (13,4%) e lipídios (32,7%). Os lipídios avaliados quanto à produção de biodiesel apresentaram rendimento teórico de 19,8% para transesterificação in situ e 47,9% para transesterificação convencional destacando a importância da avaliação das condições de extração do óleo microalgal. A microalga teve capacidade de biofixar 160 mg.L.d-1 de CO2 gerando biomassa a uma produtividade máxima de 0,02 g.L.d-1. Os biocompostos produzidos possuem aplicabilidade nas indústrias alimentícia farmacêutica e energética. Os resultados obtidos no trabalho reforçam a ideia da aplicação do conceito de fotobiorrefinaria para o aproveitamento de todos os compostos da microalga viabilizando a produção de bioprodutos, em especial, biocombustíveis, tornando o processo ainda mais sustentável. O consumo de CO2 e glicerol como fonte nutricional além de reduzir os custos do processo fecham um ciclo dentro do conceito de biorrefinaria microalgal, podendo consumir o eflluente produzido através da produção e aplicação de biocombustíveis. A biomassa microalgal possui potencial para produção de biodiesel que pode ser aplicado em substituição ou em mistura com diesel tradicional.