Alternativas sustentáveis no cultivo de microalgas : utilização de diodos emissores de luz (LEDs) e água salobra
Autor: Jessica Hartwig Duarte (Currículo Lattes)
Resumo
As microalgas vêm sendo extensivamente estudadas nos últimos anos como alternativa de alimento e energia, visando atender a demanda crescente por estes recursos naturais. Apesar das inúmeras vantagens na utilização das microalgas, alguns parâmetros importantes de seus cultivos necessitam de modificação, a fim de tornar a obtenção de bioprodutos a partir destes micro-organismos mais corretos ecologicamente. Os principais impasses na sustentabilidade do cultivo de microalgas são as fontes de luz artificiais comumente utilizadas e a quantidade de água necessária para cultivos em grande escala. Deste modo, a presente Tese teve como objetivo avaliar a aplicação de diodos emissores de luz (LEDs) como fonte energética e água salobra como fonte hídrica e nutricional nos cultivos de microalgas, visando a sustentabilidade ambiental. No primeiro artigo, diferentes intensidades de LEDs azuis foram avaliados como fonte energética nos cultivos de Chlorella fusca LEB 111 e Synechococcus nidulans LEB 115. Os LEDs azuis aumentaram em 80% a velocidade específica máxima de crescimento em cultivos de Synechococcus nidulans LEB 115 e proporcionaram maior acúmulo lipídico em Chlorella fusca LEB 111, quando comparado à fonte de luz tradicional (fluorescente). Quando a intensidade dos LEDs azuis aumentou de 50 para 150 µmol m-2 s-1, a biomassa acumulou até 4,5 e 2,4 vezes mais clorofilas e carotenoides, respectivamente. No segundo artigo, diferentes faixas espectrais de LEDs foram avaliados nos cultivos de Synechococcus nidulans LEB 115. Os maiores resultados foram obtidos com LEDs rosas, obtendo-se velocidade específica máxima de crescimento de 0,62 ± 0,04 d-1, cerca de 2,63 vezes maior a velocidade do cultivo com lâmpadas fluorescentes. A ordem dos LEDs com maiores resultados de crescimento foi: rosa > verde > amarelo > vermelho > azul. A produção de proteínas também foi fotoestimulada cerca de 13,1%, quando LEDs rosas foram utilizados como fonte energética. O terceiro artigo avaliou a utilização de 100% de água salobra com suplementação de diferentes concentrações de nutrientes presentes no meio Zarrouk em cultivos de Spirulina sp. LEB 18. Os melhores resultados foram obtidos nos cultivos utilizando 100% de água salobra e apenas 25% de nutrientes do meio Zarrouk. As concentrações de carboidratos e ácidos graxos poli-insaturados na biomassa aumentaram até 4 e 3,3 vezes, respectivamente, quando água salobra foi utilizada nos cultivos. O perfil lipídico da biomassa cultivada com água salobra demonstrou potencial para aplicação na produção de biodiesel. No quarto artigo, as melhores condições obtidas no artigo 3 foram avaliadas no cultivo de Spirulina sp. LEB 18 em escala ampliada. Ao comparar com o ensaio controle, o cultivo com água salobra em escala ampliada apresentou redução de apenas 8% na concentração de biomassa máxima. A composição da biomassa apresentou aumento no teor de carboidratos e redução na concentração de proteínas. Os elevados teores obtidos de ambas as biomoléculas, 29,48 ± 0,75% (m m-1) e 53,07 ± 0,98% (m m-1), demonstram a possibilidade da aplicação desta biomassa para a produção de bioetanol e para a suplementação alimentar humana e animal, respectivamente. A utilização de LEDs como fonte energética nos cultivos, além de sustentável ambientalmente, mostrou-se promissora na produção de biomassa microalgal e de metabólitos de interesse. A água salobra apresentou potencial como fonte hídrica e nutricional nos cultivos de Spirulina sp. LEB 18. Sendo assim, além de sustentável, a utilização de água salobra pode reduzir custos dos cultivos, produzir biomassa para fins energéticos e alimentares, além da possibilidade de geração de água dessalinizada para aplicação agrícola, animal e humana.