Biofixação de CO₂ e biorremediação via cultivo automatizado da Microalga Chlorella Minutíssima em águas residuais

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Carraro, Cintia de Faria Ferreira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• dARK ID: ark:/87559/001300000dp06
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Efluente; Microalgas; Monitoramento on-line; Biorremediação; Biofixação de CO₂; Águas residuárias; Cultivo; Microalga marinha; Chlorella minutíssima; Produção intelectual; Engenharia Metalúrgica; Effluent; Microalgae; Online monitoring; Bioremediation; CO₂ biofixation
• Link de acesso: http://app.uff.br/riuff/handle/1/27267

O presente estudo visou valorizar o efluente líquido, proveniente da indústria agroindustrial e siderúrgica como meio de cultivo para a microalga Chlorella minutíssima, atuando na biorremediação e captura de CO₂ concomitantemente, com o objetivo de obter um modelo matemático, além de estudar o potencial do resíduo sólido, proveniente da agroindústria para ser empregada na produção de energia renovável. Os experimentos foram planejados utilizando a metodologia de Taguchi, técnicas de termogravimetria (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados obtidos mostraram que, após o tratamento biológico com o efluente agroindustrial, observou-se um percentual de redução de sólidos totais em torno de 75%, já os parâmetros fósforo, nitrogênio e cianeto, apresentaram um percentual de redução de 98%, 65% e 99% respectivamente, atendendo aos padrões de lançamento. Quanto ao efluente industrial, observou-se um percentual de redução da DQO em torno de 94%, sólidos sedimentáveis em torno de 95%, fósforo em torno de 96%, nitrogênio em torno de 98% e cianeto em torno de 99%. As microalgas apresentaram resultados significativos no processo de biorremediação dos efluentes estudados, além de apresentar uma produtividade de biomassa variando de 0,06 a 0,11 g L⁻¹ d ⁻¹ e a fixação de CO₂ de 0,11 a 0,20 g L ⁻¹ d ⁻¹ para o efluente industrial e agroindustrial respectivamente. A produção de biomassa microalgal foi otimizada utilizado o delineamento composto central rotacional (DCCR), atingindo uma concentração de biomassa de 0,965 g L-¹, para diluição de 70% e 10 dias de inoculação. Após otimização foi realizado um experimento confirmatório, atestando a eficiência do modelo matemático desenvolvido. Todos os experimentos foram comparados com os valores simulados pelo modelo matemático utilizado e apresentaram valores de 0,7091 a 1,000 calculados pela correlação de Spearman.Com relação ao resíduo solido, as variáveis mais influentes foram identificadas para o processo de produção de calor usando a técnica DOE (Design of experiment). Essas variáveis fornecem a melhor combinação para o fluxo de calor com o tempo de residência de 30 min, fluxo de ar de 50 mL min⁻¹ , tamanho da partícula 0,42-0,71 mm e taxa de aquecimento de 25° C min-¹. A conversão do bagaço de mandioca dos experimentos foi confrontada com os valores preditos e apresentou a mesma tendência. A análise imediata foi realizada e apresentou os valores: 9,60% teor de umidade,13,40% de carbono fixo, 70,89% teor de voláteis e 5,43% teor de cinzas. Também foi realizada análise elementar apresentando: 49,40% C, 6,10% H, 44,60% O, 0,17% N, 0,10% S e 0,10% Cl. Os valores das análises estão próximos aos encontrados na literatura para demais biomassas. A energia de ativação apresentada para o bagaço obteve valores entre 135,42 e 148,86 kJ mol-¹.