Comportamento reológico e viabilidade celular de cultivos da microalga Scenedesmus acuminatus submetidos a tensões hidrodinâmicas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2012
Autor(a) principal: Santos, Michel de Oliveira dos
Orientador(a): Martins, Márcio Arêdes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/10380
Resumo: A crescente demanda mundial por energia e a atual exigência de diminuição nos danos ambientais relativos ao uso de recursos não renováveis leva a busca por alternativas de fontes energéticas não convencionais e inovadoras. Entre as diversas fontes de energia renovável, os biocombustíveis tem se apresentado como uma alternativa técnica e economicamente viável. Atualmente, o biodiesel e o bioetanol são os biocombustíveis mais utilizados e disponíveis. Entretanto, ainda há necessidade de grande aumento na produção de biocombustíveis e a prospecção de novas fontes de biomassa deve ser feita. As microalgas são fontes promissoras, por serem muito eficientes na conversão de energia solar e compostos inorgânicos em biomassa. O dimensionamento, projeto e seleção de equipamentos para a produção e recuperação da biomassa microalgal depende da caracterização das propriedades reológicas do cultivo. Ainda, para otimizar a produção de biomassa em fotobiorreatores, torna-se importante conhecer a sensibilidade das células algais em relação às tensões de cisalhamento que ocorrem no escoamento. Assim, objetivou-se neste trabalho avaliar as propriedades reológicas de cultivos de Scenedesmus acuminatus BR003 e avaliar a resposta desta espécie às tensões hidrodinâmicas características de fotobiorreatores, em termos da viabilidade celular. Para isso, a cepa foi cultivada em fotobiorreatores airlift e a biomassa produzida foi adensada por meio de centrifugação, para que concentrações de 1,09 a 8,71 kg m -3 pudessem ser avaliadas. As análises de viabilidade foram feitas com duas concentrações também preparadas a partir da biomassa adensada (5 e 8,71 kg m -3 ) e um cultivo (0,67 kg m -3 ) com adição de goma xantana como espessante, para que maiores tensões fossem alcançadas. Verificou-se que os cultivos submetidos a taxas de deformação elevadas apresentam comportamento não newtoniano, com características de fluido dilatante. Nos níveis de biomassa estudados, houve pouco efeito da concentração de biomassa sobre as viscosidades aparentes e sobre as tensões de cisalhamento. Quanto à viiiviabilidade, verificou-se que houve efeito das tensões na maior concentração avaliada (8,71 kg m -3 ) e no cultivo com adição de espessante. Observou-se também que o decréscimo na viabilidade depende mais do nível de tensão a que as células ficaram expostas do que do tempo de exposição.
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spelling Coimbra, Jane Sélia dos ReisGates, Richard StephenSantos, Michel de Oliveira doshttp://lattes.cnpq.br/1279322328091122Martins, Márcio Arêdes2017-05-18T17:50:22Z2017-05-18T17:50:22Z2012-02-16SANTOS, Michel de Oliveira dos. Comportamento reológico e viabilidade celular de cultivos da microalga Scenedesmus acuminatus submetidos a tensões hidrodinâmicas. 2012. 64f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2012.http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/10380A crescente demanda mundial por energia e a atual exigência de diminuição nos danos ambientais relativos ao uso de recursos não renováveis leva a busca por alternativas de fontes energéticas não convencionais e inovadoras. Entre as diversas fontes de energia renovável, os biocombustíveis tem se apresentado como uma alternativa técnica e economicamente viável. Atualmente, o biodiesel e o bioetanol são os biocombustíveis mais utilizados e disponíveis. Entretanto, ainda há necessidade de grande aumento na produção de biocombustíveis e a prospecção de novas fontes de biomassa deve ser feita. As microalgas são fontes promissoras, por serem muito eficientes na conversão de energia solar e compostos inorgânicos em biomassa. O dimensionamento, projeto e seleção de equipamentos para a produção e recuperação da biomassa microalgal depende da caracterização das propriedades reológicas do cultivo. Ainda, para otimizar a produção de biomassa em fotobiorreatores, torna-se importante conhecer a sensibilidade das células algais em relação às tensões de cisalhamento que ocorrem no escoamento. Assim, objetivou-se neste trabalho avaliar as propriedades reológicas de cultivos de Scenedesmus acuminatus BR003 e avaliar a resposta desta espécie às tensões hidrodinâmicas características de fotobiorreatores, em termos da viabilidade celular. Para isso, a cepa foi cultivada em fotobiorreatores airlift e a biomassa produzida foi adensada por meio de centrifugação, para que concentrações de 1,09 a 8,71 kg m -3 pudessem ser avaliadas. As análises de viabilidade foram feitas com duas concentrações também preparadas a partir da biomassa adensada (5 e 8,71 kg m -3 ) e um cultivo (0,67 kg m -3 ) com adição de goma xantana como espessante, para que maiores tensões fossem alcançadas. Verificou-se que os cultivos submetidos a taxas de deformação elevadas apresentam comportamento não newtoniano, com características de fluido dilatante. Nos níveis de biomassa estudados, houve pouco efeito da concentração de biomassa sobre as viscosidades aparentes e sobre as tensões de cisalhamento. Quanto à viiiviabilidade, verificou-se que houve efeito das tensões na maior concentração avaliada (8,71 kg m -3 ) e no cultivo com adição de espessante. Observou-se também que o decréscimo na viabilidade depende mais do nível de tensão a que as células ficaram expostas do que do tempo de exposição.The world demand for energy and current requirement for reducing the environmental damage related to the use of non-renewable resources leads to search for alternative energy sources, unconventional and innovative. Among the various renewable energy sources, biofuels have been presented as a technically and economically feasible alternative. Currently, biodiesel and bioethanol are the most used and available biofuels. However, there is still great need for increase the biofuels production and the exploration of new sources of biomass must be made for this increase. Microalgae are a promising source of biomass for biofuel production because they are very efficient in the conversion of solar energy and inorganic compounds into biomass for various uses in the energy field. The sizing, design and selection of equipment for production and recovery of microalgal biomass depends on the characterization of the rheological properties of the culture. Furthermore, to optimize the production of biomass photobioreactors, it is important to know the sensitivity of the algal cells in relation to the shear stresses present in the flow. Thus, this study aimed to evaluate the rheological properties of cultures of Scenedesmus acuminatus BR003 and evaluate the effects of shear stress on cell viability. For this, the strain was cultivated in airlift photobioreactors and the biomass produced was condensed by centrifugation so that concentrations from 1.09 to 8.71 kg m -3 could be evaluated. The feasibility analyzes were performed with two concentrations also made through the condensed biomass (5 and 8.71 kg m -3 ) and a fresh culture (0.67 kg m -3 ) with the addition of xanthan gum as thickener, so that greater tensions were reached. It was found that cultures exposed to higher shear rates exhibit non- Newtonian behavior, with a shear-thickening fluid characteristic. In biomass levels studied there was a little effect of the concentration of biomass on the apparent viscosities and the shear stresses. About the viability, it was found that there was a effect of shear stress measured at the highest concentration (8.71 kg m -3 ) and xcultivation with addition of thickener. It was also observed that the decrease in viability is more dependent of the shear stress level at which cells are exposed than the exposure time.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de ViçosaReologiaAlgaCélulas - MembranasBiocombustíveisFotobiologiaEngenharia AgrícolaComportamento reológico e viabilidade celular de cultivos da microalga Scenedesmus acuminatus submetidos a tensões hidrodinâmicasRheological behavior and cell viability in Scenedesmus acuminatus microalgae cultures subjected to hydrodynamic stressinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisUniversidade Federal de ViçosaDepartamento de Engenharia AgrícolaMestre em Engenharia AgrícolaViçosa - MG2012-02-16Mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:LOCUS Repositório Institucional da UFVinstname:Universidade Federal de Viçosa (UFV)instacron:UFVORIGINALtexto completo.pdftexto completo.pdftexto completoapplication/pdf750884https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/10380/1/texto%20completo.pdf99b2352b2d6a7620b45cfacd734fa428MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/10380/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52THUMBNAILtexto completo.pdf.jpgtexto completo.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3632https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/10380/3/texto%20completo.pdf.jpg920053cf69b1cac8b749f6bdc78c465dMD53123456789/103802017-05-18 23:00:26.257oai:locus.ufv.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.locus.ufv.br/oai/requestfabiojreis@ufv.bropendoar:21452017-05-19T02:00:26LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV)false
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