Obtenção de ácidos graxos de biomassa úmida de microalgas através de saponificação

Abstract

Resumo: As microalgas apresentam inúmeras aplicações biotecnológicas por serem excelentes fontes de proteínas, carboidratos, carotenos e ácidos graxos. Mais recentemente, tem-se avaliado o potencial de extração de lipídios de microalgas para produção de biodiesel. O núcleo de pesquisa e desenvolvimento em energia autossustentável tem investido nessas pesquisas. No entanto inúmeras são as etapas de pesquisa e desenvolvimento para que se possa tornar esta matriz viável para a produção de biocombustível, um dos principais desafios é a extração o óleo de microalgas. Este trabalho teve por objetivo geral desenvolver um metodologia de saponificação para extração de ácidos graxos da biomassa úmida de microalgas, uma vez que elas são cultivadas em meio aquoso e as metodologias clássicas de extração de óleo serem utilizadas para matrizes secas. Para isso, foram cultivados 4 lotes de biomassa de microalgas do gênero Scenedesmus, dois cultivados em sala de cultivo climatizada, e dois cultivados em fotobiorreator tubular externo com capacidade para 10 m3 de cultivo. A biomassa foi floculada com NaOH. A extração por saponificação foi realizada utilizando a biomassa úmida, etanol e KOH segundo um planejamento fatorial variando volume de etanol, umidade da amostra e concentração do álcali. Paralelamente a estes ensaios, foram extraídos lipídios totais dos lotes pelos métodos clássicos de Bligh e Dyer (1959) e Soxhlet (1879). Os extratos obtidos por todas as metodologias foram submetidos à esterificação pelo método de Harman e Lago(1973), e os ésteres submetidos à análise por cromatografia gasosa para identificação dos componentes em termos de ácidos graxos. Propriedades do biodiesel de microalgas como índice de saponificação e de iodo foram calculadas. Os rendimentos em ácidos graxos foram melhores para a condição central (80% umidade e solução KOH 5%) nos lotes 1 e 2, ficando em torno de 12 %, satisfatório para a espécie trabalhada. Gráficos de superfície de resposta foram confeccionados no software STATISTICA e indicaram que o uso de uma solução alcoólica inferior a 8% de KOH e umidade entre 50 e 80% apresentam resultados semelhantes para extração por saponificação. O rendimento e lipídios totais por Bligh e Dyer e Soxhlet foi superior ao da saponificação(14-16%), porém a conversão dos extratos graxos de saponificação em biodiesel foi elevada, ao redor de 90% para os lotes 1 e 2, demonstrando a pureza do material extraído, enquanto que a partir dos lipídios totais a mesma ficou entre 60-75%. Os cromatogramas de ambas as metodologias foram semelhantes e ácidos graxos palmítico e oléico foram identificados, acarretando melhoria das propriedades do biodiesel de microalgas. O processo de saponificação foi realizado em escala piloto na condição central e resultou em um rendimento ao redor de 12 % em ácidos graxos, considerado satisfatório.