Biorrefinaria de microalgas para produção biocombustíveis e pontos de carbono

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Pena, Aline de Cássia Campos
• Orientador(a): Gutterres, Mariliz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Microalgas; Biorrefinaria; Biocombustíveis
• Palavras-chave em Inglês: Microalgae; Biorefinery; Biofuels; Biochar and carbon dots
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/262141

As microalgas são microrganismos que reúnem características interessantes, apresentado vantagens em seus cultivos quando comparadas a outras oleaginosas. Além disso, a biomassa de microalgas tem sido relatada na literatura como uma promissora fonte para obtenção de diversos produtos de interesse industrial como, lipídeos (ácidos graxos e carotenoides) proteínas e carboidratos. A biorrefinaria de microalgas é um sistema industrial sustentável que integra processos de conversão da biomassa em bioprodutos de valor agregado. Novos produtos de valor agregado têm sido estudados a fim de aumentar viabilidade econômica das biorrefinarias. Desta forma, o objetivo deste trabalho é analisar o cenário da pesquisa no tratamento de efluentes com consórcio de microalgas e propor uma rota de biorrefinaria de microalgas partindo do tratamento de efluentes da indústria do couro até a obtenção de produtos finais, a partir de dados encontrados na literatura. Para assim, apresentar cada etapa e calcular os rendimentos dos produtos da pirólise, levando em conta uma aplicação para o biochar (gerado na etapa de pirólise da microalga Chlorella sorokiniana). Por fim, realizar a síntese de pontos de carbono (Carbon Dots - CDs) a partir do biochar, que podem ser usados como sensores para detecção de íons metálicos. Primeiramente, foi realizada uma análise dos trabalhos encontrados na literatura sobre o tratamento de águas poluídas utilizando consórcio de microalgas. Em seguida, foi feita uma análise das etapas de uma biorrefinaria de microalgas com dados encontrados na literatura, para propor um nova rota de biorrefinaria e calcular o rendimento dos bioprodutos de interesse da rota. Esta rota inicia com o tratamento de efluentes de curtume, seguida da recuperação de biomassa e pirólise. Os três bioprodutos da pirólise (bio-óleo, biochar e gás) foram analisados e aplicações foram propostas de acordo com o rendimento dos produtos finais. Os resultados mostram que 1.000 m3 de efluente de curtume geram 11,58 ton de biomassa seca de microalgas, gerando 28,95 gal de diesel e 48,68 gal de gasolina e 68,79 kg de pontos de carbono. A proposta da biorrefinaria apresentada é um processo de economia circular sustentável, pois reutiliza os produtos (CO2, biochar, além de dar um destino ao efluente da indústria do couro). Neste trabalho também foram sintetizados pontos de carbono de biochar de microalgas através de despolimerização termoquímica com KMnO4 em diferentes concentrações. A caracterização dos CDs foi realizada por meio de intensidade de fluorescência, Potencial Zeta, Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia de Força Atômica (AFM). Os resultados mostraram que todas as amostras apresentaram fluorescência, sendo que as amostras sintetizadas com KMnO4 nas concentrações de 8,54 % e 10,0 % (CD-BMK8,54 e CD-BMK10,0, respectivamente) apresentaram maior intensidade de fluorescência máxima e boa estabilidade. Ao adicionar Cr (VI) e Cr (III) às amostras CD-BMK8,54 e CD-BMK10,0, foi possível notar que houve extinção da fluorescência (nos comprimentos de extinção de 330 nm e 350 nm) à medida que a concentração de íons metálicos aumentou, exceto para a amostra CDBMK10,0 com Cr (III), no comprimento de 350 nm, mostrando que esta amostra apresenta seletividade para extinção apenas para Cr (VI). Desta forma, a biorrefinaria ganha novos coprodutos para agregar maior valor econômico ao processo e tornar a produção de biocombustíveis viável para competir com os combustíveis convencionais.