Biossistema para produção de biomassa microalgal e biometano

• Ano de defesa: 2009
• Autor(a) principal: Andrade, Michele da Rosa
• Orientador(a): Acosta, Jorge Alberto Vieira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Biometano; Carbono; Efluente; Gás carbônico; Microalga; Spirulina; Biomethane; Carbon; Co2; Effluent; Spirulina LEB-18
• Link de acesso: http://repositorio.furg.br/handle/1/6065

Microalgas e cianobactérias vem ganhando destaque nas áreas de alimentos, energia e proteção ao meio ambiente. A Spirulina é uma cianobactéria que consome CO2 através da fotossíntese e sua biomassa pode ser utilizada para alimentação e produção de biocombustíveis. A digestão anaeróbia da biomassa da microalga produz metano e o efluente líquido do processo contém carbono dissolvido, que é o principal componente dos custos de produção da Spirulina. O objetivo deste trabalho foi estudar a produção de metano a partir de biomassa de Spirulina através da digestão anaeróbia e o crescimento e composição da microalga no efluente da produção de metano. Spirulina foi cultivada em condições ambientais do extremo sul do Brasil, a biomassa produzida foi utilizada para a produção de biometano em concentrações crescentes (3,2; 5,4 e 7,2 g.L-1) na alimentação do biorreator anaeróbio. Foram estudados os efeitos do aumento na concentração de Spirulina na alimentação do biorreator anaeróbio para 20 e 50 g.L-1 e da agitação contínua ou intermitente na produção de biometano. Como o efluente continha carbono em concentração inferior (3,8 g.L-1 NaHCO3) aos meios de cultivo de Spirulina, foi estudado o efeito da concentração da fonte de carbono (NaHCO3 2,8 a 100 g.L-1) no crescimento da microalga. A seguir foi estudado o crescimento e a composição da biomassa em meio com efluente da produção de biometano e a capacidade do efluente ser usado como fonte de carbono e nitrogênio para a microalga. Spirulina LEB-18 cresceu nas condições ambientais do sul do Brasil com produtividade de 6,63 g.m-2.d-1. A digestão anaeróbia da biomassa produzida quando alimentada ao biorreator anaeróbio em até 7,2 g.L-1 ocorreu dentro de limites adequados (pH 7,15–7,21 e N-NH4 388,27–669,44 mg.L-1) ao bioprocesso anaeróbio, atingindo decomposição de 77 % da biomassa, conversão de Spirulina em biometano (YCH4/Sp) de 0,31 g.g-1 e 77,7 % de CH4 no gás. A agitação contínua reduziu YCH4/Sp em 22,6 % comparada à agitação intermitente. A alimentação com 20 e 50 g.L-1 de Spirulina reduziu YCH4/Sp a 0,17 e 0,02 g.g-1 respectivamente. No bioprocesso anaeróbio 49,7 % do carbono da Spirulina produzida foram transformados em CH4 e recuperados 83,2 % do poder calorífico da biomassa como biometano. A concentração da fonte de carbono em que ocorreram as maiores Xmáx (0,75 g.L-1), Pmáx (0,145 g.L-1.d-1) e μmáx (0,254 d-1) foi menor (2,8 g.L-1 NaHCO3) que a dos meios típicos de cultivo de Spirulina. O aumento na concentração de NaHCO3 no meio de cultivo aumentou as perdas de carbono para a atmosfera, que atingiram 38,7 % em meio com NaHCO3 50 g.L-1 . Spirulina LEB-18 cresceu em até 40 % de efluente em substituição ao meio Zarrouk. O efluente foi usado como fonte de carbono para o crescimento da Spirulina com µmáx 0,06 d-1 maior do que o valor obtido no meio Zarrouk. O crescimento usando efluente como fonte de nitrogênio foi idêntico àquele em meio Zarrouk. O teor de proteínas (66,08 %) na biomassa cultivada em efluente como fonte de carbono e nitrogênio foi o maior entre os ensaios realizados.