Cultivo da microalga spirulina platensis em meio Zarrouk diluído e adicionado de resíduo da indústria láctea

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2016
Autor(a) principal: Salla, Ana Cláudia Vieira
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade de Passo Fundo
Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária – FAMV
Brasil
UPF
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.upf.br/handle/123456789/1639
Resumo: The most of energy consumed in the world isderived from non-renewable sources, such as coal, oil and natural gas, wich tend tobe depleted over time. The necessity of a renewable source of energy, to reduce the emissions of greenhouse gases, make the microalgae are detached by being photosynnthetic microorganisms, with high capability to synthesize carbohydrates and lipids, also because they don`t compet for space and water with food and there is a possibility that they can be produced from waste. To use microalgae as a feedstock to bioethanol, high yields of biomass and accumulation of the compounds of interest are required, as well asthe use of inexpensive culture media. The mixotrophic culture enables the use of waste such as carbon sources for algal cultivation. The aim of this study was the increase of cabohydrates in Spirulinawith the addition of residue from ultra and nanofiltration process of whey protein. The cultures ofSpirulina platensisLEB 52 were performed in photobioreactors of 1 L, at 30 ºC and photoperiod of 12 h, with initial cell concentration of 0.15 g.L-1. In all experiments, 0%, 1.25% and 2.50% (according with the Experimental Design) of residue was added in fed batch mode. To evaluate the influence of the concentration of the Zarrouk medium and of the residue a Mixed Experimental Design 21.31was used. It was used the Mixed Experimental Design 21.31 for each residue added (permeate ultrafiltration and nanofiltration retentate). The cultivation modes were also studied in crops in laboratory scale tested: the simple batch mode and fed batch mode. The detriment of nutrient in the Zarrouk medium to 20% and the addition of 2.50% of nanofiltration residue led to a high carbohydrates productivity (about 60 mg.L-1.d-1) and the amount of residue added to the end of the process was 10% v/v in this assay. This same condition, but added ultrafiltration residue has reached the same productivity in carbohydrates, however, in the end of the process the amount of waste was added 2% v/v. The two assays (20% Zarrouk and Zarrouk 20% with the addition of ultrafiltration permeate) who achieved high productivity in carbohydrates in laboratory scale had their condition tested in bioreactors type raceways 10 L. The testthat used only Zarrouk 30% showed high productivity protein, and therefore, this condition was tested in 10 L raceways. However, in all conditions tested inraceways reached high productivity in carbohydrates (72,42 mg.L-1.d-1, and 76,21 mg.L-1.d-1, in the condition using Zarrouk 20% and Zarrouk 20% added with 2,5% of ultrafiltration permeate, respectively). Even the condition that used Zarrouk 30% reached high carbohydrate productivity, about 66,40 mg.L-1.d-1. The culture conditions studied are good alternatives for increasing carbohydrates productivity in Spirulinaand are considered appropriate conditions when there is an interest of using microalgae as a feedstock in the production of bioethanol.
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To use microalgae as a feedstock to bioethanol, high yields of biomass and accumulation of the compounds of interest are required, as well asthe use of inexpensive culture media. The mixotrophic culture enables the use of waste such as carbon sources for algal cultivation. The aim of this study was the increase of cabohydrates in Spirulinawith the addition of residue from ultra and nanofiltration process of whey protein. The cultures ofSpirulina platensisLEB 52 were performed in photobioreactors of 1 L, at 30 ºC and photoperiod of 12 h, with initial cell concentration of 0.15 g.L-1. In all experiments, 0%, 1.25% and 2.50% (according with the Experimental Design) of residue was added in fed batch mode. To evaluate the influence of the concentration of the Zarrouk medium and of the residue a Mixed Experimental Design 21.31was used. It was used the Mixed Experimental Design 21.31 for each residue added (permeate ultrafiltration and nanofiltration retentate). The cultivation modes were also studied in crops in laboratory scale tested: the simple batch mode and fed batch mode. The detriment of nutrient in the Zarrouk medium to 20% and the addition of 2.50% of nanofiltration residue led to a high carbohydrates productivity (about 60 mg.L-1.d-1) and the amount of residue added to the end of the process was 10% v/v in this assay. This same condition, but added ultrafiltration residue has reached the same productivity in carbohydrates, however, in the end of the process the amount of waste was added 2% v/v. The two assays (20% Zarrouk and Zarrouk 20% with the addition of ultrafiltration permeate) who achieved high productivity in carbohydrates in laboratory scale had their condition tested in bioreactors type raceways 10 L. The testthat used only Zarrouk 30% showed high productivity protein, and therefore, this condition was tested in 10 L raceways. However, in all conditions tested inraceways reached high productivity in carbohydrates (72,42 mg.L-1.d-1, and 76,21 mg.L-1.d-1, in the condition using Zarrouk 20% and Zarrouk 20% added with 2,5% of ultrafiltration permeate, respectively). Even the condition that used Zarrouk 30% reached high carbohydrate productivity, about 66,40 mg.L-1.d-1. The culture conditions studied are good alternatives for increasing carbohydrates productivity in Spirulinaand are considered appropriate conditions when there is an interest of using microalgae as a feedstock in the production of bioethanol.A maior parte da energia consumida no mundo é derivada de fontes não renováveis, como carvão, petróleo e gás natural, as quais tendem ser esgotadas ao longo do tempo. A necessidade por uma fonte de energia renovável, para reduzir as emissões dos gases estufa, faz com que as microalgas destaquem-se por serem microrganismos fotossintéticos, com alta capacidade de sintetizar carboidratos e lipídeos, e também por não competirem com alimentos por terrenos aráveis ou águas potáveis. A microalga precisa atingir elevada produtividade em biomassa e em carboidratos associado ao uso de meios de cultivo de baixo custo para ser considerada matéria-prima com potencial para produção de bioetanol. Os cultivos mixotróficos possibilitam o uso de resíduos como fontes de carbono para os cultivos algais. Objetivou-se o acúmulo de com adição de resíduo carboidratos na microalga Spirulina platensis LEB 52 em cultivos da ultrafiltração e nanofiltração de soro de leite. Os cultivos da microalga foram realizados em fotobiorreatores de 1 L, a 30 ºC e fotoperíodo de 12 h, com concentração celular inicial de 0, 0,15 g.L-1, sob sistema de agitação constante. Para avaliar a influencia da concentração do meio Zarrouk e a adição de resíduo foi utilizado o Planejamento Experimental Misto 21.31, sendo um para cada resíduo adicionado (permeado de ultrafiltração e retido da nanofiltração). Os modos de cultivo também foram estudados, nos cultivos em escala laboratorial testou-se o modo descontínuo simples e o descontínuo alimentado. O meio Zarrouk em concentração de 20% e a adicionado de 2,5% v/v de resíduo da nanofiltração atingiu elevada produtividade em carboidratos (cerca de 60 mg.L-1d-1), sendo que o montante de resíduo adicionado ao final do processo foi 10% v/v neste ensaio. Nesta mesma condição, porém adicionado de resíduo da ultrafiltração atingiu a mesma produtividade em carboidratos, no entanto, ao final do processo o montante de resíduo adicionado foi 2% v/v. Os dois ensaios (Zarrouk 20% e Zarrouk 20% com adição de permeado da ultrafiltração) que atingiram elevada produtividade em carboidratos em escala laboratorial tiveram sua condição testada em biorreatores tipo raceways de 10 L. O ensaio que utilizou apenas Zarrouk 30% apresentou elevada produtividade em proteína, e por isso, testou-se esta condição nos raceways de 10L. Todas as condições testadas nos raceways atingiram elevada produtividade em carboidratos (77,42 mg.L-1.d-1 e 76,21 mg.L-1.d-1, nas condições de Zarrouk 20% e Zarrouk 20% adicionado de 2,5% de permeado da ultrafiltração, respectivamente). E ao utilizar o meio Zarrouk 30% em raceways também foi atingido uma produtividade em carboidratos elevada, de 66,40 mg.L-1.d-1. As condições de cultivo estudadas são boas alternativas para elevar a produtividade de carboidratos na microalga Spirulina, sendo consideradas condições de cultivo apropriadas quando o interesse é o uso desta como matéria-prima para a produção de bioetanol, visto o elevado teor de carboidratos conduzido nestas condições.Universidade de Passo FundoFaculdade de Agronomia e Medicina Veterinária – FAMVBrasilUPFPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de AlimentosCosta, Jorge Alberto Vieirahttp://lattes.cnpq.br/4902886245155081http://lattes.cnpq.br/4804304036455640Colla, Luciane MariaSalla, Ana Cláudia Vieira2025-05-07T00:34:08Z2016-03-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfSALLA, Ana Cláudia Vieira. Cultivo da microalga spirulina platensis em meio Zarrouk diluído e adicionado de resíduo da indústria láctea. 2016. 116 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS, 2016.https://repositorio.upf.br/handle/123456789/1639porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UPFinstname:Universidade de Passo Fundo (UPF)instacron:UPF2025-10-23T12:39:24Zoai:repositorio.upf.br:123456789/1639Repositório InstitucionalPRIhttp://repositorio.upf.br/oai/requestjucelei@upf.br||biblio@upf.bropendoar:16102025-10-23T12:39:24Repositório Institucional da UPF - Universidade de Passo Fundo (UPF)false
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