Biotecnologia microalgal aplicada à produção de biocombustíveis : cultivo em duplo estágio associado à suplementação com fitohomônios e limitação nutricional

Autor: Gabriela Barcellos Curi Leal (Currículo Lattes)

Resumo

Microalgas são matérias-primas promissoras para a produção de biocombustíveis; entretanto, combinar estratégias que promovam simultaneamente o aumento da biomassa e do teor lipídico ainda representa um desafio. Nesse contexto, estratégias baseadas na modulação da disponibilidade de nutrientes, como nitrogênio e fósforo, aliadas ao uso de reguladores de crescimento vegetal, podem aumentar a concentração de biomassa e a composição bioquímica das microalgas. Este estudo teve como objetivo avaliar diferentes estratégias combinada de cultivo de microalgas com suplementação de fitohormônio e redução de nutrientes visando a produção de biomassa e lipídios com potencial de aplicação em biocombustíveis. Inicialmente, foram realizados ensaios de seleção de cepas para avaliar o desempenho de Spirulina sp. LEB 18 e Chlorella fusca LEB111. Para isso, foram testadas quatro condições de cultivo: redução de 50% de nitrogênio e fósforo (50N50P), redução de 50% de nitrogênio (50N100P), redução de 50% de fósforo (100N50P) e controle com 100% dos nutrientes. Para Spirulina, o tratamento 50N50P apresentou melhores resultados, com concentração de biomassa de 1,28 g L¹, produtividade de biomassa de 99,42 mg L¹ d¹, produtividade de proteínas de 60,57 mg L¹ d¹ e carboidratos de 14,19 mg L¹ d¹. Para Chlorella fusca, o tratamento 50N100P apresentou maior concentração de biomassa de 0,80 g L¹, produtividade de biomassa de 83,25 mg L¹ d¹ e produtividades de proteínas, carboidratos e lipídios de 40,75, 17,22 e 18,31 mg L¹ d¹, respectivamente. A partir desses resultados, a Chlorella fusca foi selecionada para experimentos em duplo estágio por apresentar melhor resultado de produtividade lipídica e redução de custos. No primeiro estágio, o fitohormonõnio ácido 3-indolacético (AIA) foi suplementado em diferentes tempos (0, 5 e 10 d) e concentrações (0,01 e 0,1 mg L¹). No segundo estágio, foram aplicadas reduções na concentração de nitrogênio de 50%, 75% e 87,5%. A condição com adição de 0,01 mg L¹ de AIA no dia 0 e redução de 87,5% de nitrogênio apresentou o melhor resultado com teor lipídico de 37,3% e produtividade final de biomassa de 42,0 mg L¹ d¹. No óleo extraído da biomassa da Chlorella fusca, as análises de FTIR apresentaram picos em 3000-3100 cm¹, característicos de hidrocarbonetos, enquanto sinais de 1H-RMN entre 4,10-4,31 ppm indicaram a presença de triacilgliceróis, enquanto o perfil de ácidos graxos apresentou 50,2% de ácidos graxos saturados. Posteriormente, a melhor condição foi aplicada em cultivo em duplo estágio em condições outdoor em reatores Raceway. Foram avaliadas duas estratégias de amostragem: amostragem diária (AD) e amostragem periódica (AP) durante 30 d, além de cultivo controle com duração de 19 d. O cultivo com amostragem periódica apresentou melhores resultados, com produtividade de biomassa de 54,8 mg L¹ d¹, concentração de biomassa de 1,9 g L¹, teor lipídico de 25,6% e produtividade lipídica de 16,6 mg L¹ d¹. O perfil de ácidos graxos apresentou 28,3% de ácidos graxos saturados. Por fim, a estratégia de cultivo em duplo estágio suplementação com fitohormônio e estresse nutricional aumentou a produtividade e acúmulo de lipídios em Chlorella fusca, destacando o potencial para a produção sustentável de biocombustíveis.