Cultivo de microalgas em resíduo suíno biodigerido visando ao tratamento deste efluente e à produção de biomassa aplicável à codigestão anaeróbia

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Maroubo, Lucas Alves
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Chlorella sorokiniana; Biological treatment; Ficorremediação; Phycoremediation; Pig farming; Remoção de nutrientes; Removal of nutrientes; Suinocultura; Tratamento biológico
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-29042022-174400/

A atividade suinícola produz diversos benefícios econômicos, porém devido à grande quantidade de resíduos gerados, tem sido vista como forte ameaça ambiental. De outro lado, o cultivo de microalgas se mostra como uma alternativa que pode apresentar grande eficiência na remoção de nutrientes de águas residuárias e, concomitantemente, produzir biomassa de interesse a diferentes aplicações biotecnológicas. Sendo assim, a presente pesquisa propôs selecionar estirpes de microalgas de ambientes aquáticos e otimizar seu cultivo em resíduo suíno biodigerido (RSBio) visando à remoção de nutrientes, além de aplicar a biomassa gerada como substrato na codigestão anaeróbia do resíduo suíno bruto (RSBru), a fim de verificar seu impacto na produtividade de metano. Para tanto, esta pesquisa foi dividida em três etapas: (i) coleta e caracterização dos resíduos e das amostras de ambientes aquáticos; (ii) aclimatação e cultivo de microalgas em RSBio; e (iii) ensaio de biodegradabilidade anaeróbia e de codigestão de microalgas com RSBru. Ao final do ensaio de aclimatação, Chlorella sorokiniana se destacou como a espécie mais abundante e, portanto, foi isolada, por apresentar potencial para aplicação em processos de tratamento de águas residuárias. O ponto ótimo (26 °C e 160 μmol fótons m-2 s-1) considerando a amplitude de crescimento (AC) serviu como condições de cultivo desta estirpe no ensaio de remoção de nutrientes e de produção de biomassa e metabólitos. Foram observadas duas estratégias que direcionam as microalgas para objetivos distintos: a primeira delas, definida pelo cultivo na concentração de 1x106 células mL-1 (RSBio10), objetiva aumentar a concentração de biomassa (em 83,8%), de clorofila a (em 1.869,0%) e de lipídeos (em 361,2%); e a segunda, definida pelo cultivo na concentração de 4x106 células mL-1 (RSBio40), tem pretensão de reduzir as concentrações de DQO (em 69,3%), de nitrogênio amoniacal (em 77,6%) e de ortofosfato (em 39,0%) no substrato e, concomitantemente, proporcionar o incremento de proteínas (em 43,7%) e de carboidratos (em 564,4%) na biomassa das microalgas. O ensaio de biodegradabilidade revelou que o lodo do biodigestor, com ou sem adição de microalgas, resultou em valores de produção de metano superiores ao estimados com base na DQOinicial. Foi identificada uma tendência de aumento na produção de metano com o aumento da densidade celular de microalgas. Entretanto, o ensaio de codigestão revelou que não há efeito sinérgico das microalgas juntamente ao RSBru. No tratamento sem inóculo de microalgas (RSBru0), foi estimado um potencial produtivo de mais de 8.000 NmL de metano, superior em 36,1% em relação ao tratamento em que foram utilizadas densidades celulares de 4x106 células mL-1 (RSBru40) e em 65,5% em relação ao tratamento com 6x106 células mL-1 (RSBru60). Ademais, RSBru0 apresentou a maior eficiência de consumo de DQO (99,7%), o que resultou na produção de 155,1 NmL CH4 g STVaplicados-1. Em suma, a biodigestão de RSBru (sem adição de microalgas) ou a codigestão deste resíduo com C. sorokiniana na concentração inicial de 4x106 células mL-1 podem ser sugeridas para alcançar remoção de DQO acima de 95% e produção de mais de 120 NmL CH4 g STVaplicados-1.