Potencial metabólico de Chlorella minutissima e Chlamydomonas reinhardtii para o uso em biorrefinarias microalgais
Autor: Bárbara Catarina Bastos de Freitas (Currículo Lattes)
Resumo
As microalgas são micro-organismos fotossintetizantes que crescem em ambientes aquáticos e possuem a capacidade de utilizar CO2, água e luz solar através da fotossíntese para produzir lipídios, carboidratos e proteínas. Na busca de alternativas sustentáveis, estes microorganismos ganham destaque, pois a partir deles se pode produzir uma vasta gama de combustíveis, como biodiesel, bioetanol, biohidrogênio e biogás. Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial metabólico de Chlorella minutissima e Chlamydomonas reinhardtii, por meio de metodologias que permitem mensurar os efeitos de diferentes tipos de estresses na atividade fotossintética destas microalgas, e com isso avaliar a aplicabilidade de biomassa microalgal em biorrefinarias, para produção de bioetanol e biodiesel. Para avaliar os efeitos do redução de N e da adição de pentoses no metabolismo de C. minutissima, foram realizados ensaios em meio de cultura padrão (0,250 g.L-1 KNO3) e com redução de N (0,125 g.L-1 KNO3). Para os testes com suplementação de carbono, foram adicionados 20 mg.L-1 de xilose. Com redução de N e adição de xilose foi determinado o maior número de células, a maior eficiência do fotossistema II (PSII) e a maior queda na produção de lipídios. As proteínas Rubisco e AtpB foram detectadas com maiores expressões com a redução de N. Já para avaliar o potencial de biofixação de CO2 de C. minutissima, a microalga foi exposta a diferentes concentrações de CO2 (10% e 20% de gás comercial em mistura com ar), redução de N e adição de pentoses, em estufa a 30°C, 40 µmol.m-2.s-1, 12 h claro/escuro e mantidos por 15 d. O uso 20% de CO2 aumentou a produção de biomassa, biofixação de CO2, e junto com a redução de N o teor de carboidratos foi 52,3% (m.m-1) e a produção de etanol foi 342,16 L.t-1. O uso de diferentes intensidades lumininosas em conjunto com a redução de N e adição de pentoses, foi avaliado para cultivos de C. minutissima em fotobiorreatores tubulares verticais e raceway, e as melhores respostas foram obtidas para os reatores tubulares verticais de volume útil de 1,8 L. Nestes ensaios com a maior intensidade luminosa disponibilizada (40,50 µmol.m-2.s-1), foram encontradas as maiores produções de biomassa (1,55 g.L-1), para os ensaios controle, já o maior conteúdo de carboidratos, 66,4% (m.m-1), e a melhor produção de etanol (436,8 L.t-1), foram obtidos com redução de N e uso de xilose e arabinose. Foi estudado também o desempenho fotossintético de células de Chlamydomonas reinhardtii com diferentes taxas de assimilação de carbono (Wt-S1 e Y67A), submetidas a diferentes concentrações de N, onde número de células, fluorescência e níveis de clorofila, teor proteíco, perfil lipídico e formação de corpos lipídicos, foram monitorados. O estresse da redução de N provocou alterações em proteínas do aparelho fotossintético (Lhcb, AtpB, Rubisco e D1), aumentou a produção de corpos lipídicos e modificou o conteúdo de triacilgliceróis (TAG) nas duas cepas estudadas. Os resultados deste trabalho auxiliam na compreensão dosmecanismos adaptativos a condições de redução de N em células de Chlorella eChlamydomonas, comprovando o potencial metabólico de incorporação destas microalgas em biorrefinarias.