Estratégias para aumentar a produtividade de biomassa de microalgas com carbono orgânico

Abstract

Resumo: A biomassa de microalgas vem ganhando destaque durante a última década, devido às características fisiológicas desses micro-organismos. Tendo em vista a grande diversidade de co-produtos gerados a partir da biomassa de microalgas, é de fundamental importância a busca por estratégias que aumentem a produtividade de biomassa, bem como de lipídeos e demais compostos. Contudo, a alta demanda por água é um problema real em cultivos de microalgas. O presente trabalho teve como objetivo principal o aumento da produtividade de biomassa por meio do desenvolvimento de uma estratégia capaz de integrar diferentes regimes de cultivo, bem como a utilização de fontes de carbono orgânico adicionais. Para tanto, a espécie de microalga Acutodesmus obliquus foi cultivada em regime batelada e semicontínuo para comparação de suas produtividades de biomassa. Um sistema que integra o regime semicontínuo com o cultivo heterotrófico foi utilizado a fim de obter maior produtividade de biomassa. Os cultivos heterotróficos utilizaram glucose como fonte de carbono e foram mantidos na ausência de luz em ambiente interno. Para diminuir os impactos ambientais e econômicos, a água recuperada durante a etapa de floculação com quitosana foi reutilizada em cultivos sob regime semicontínuo. Os resultados mostraram que a estratégia de integrar os dois modelos de cultivos (semicontínuo e heterotrófico) rendeu uma produtividade 45 vezes maior do que a encontrada no cultivo em batelada. A produtividade média encontrada no sistema integrado foi de 1,2 g L-1 dia-1, enquanto que a maior produtividade encontrada no cultivo batelada foi de 0,06 g L-1 dia-1. A microalga A. obliquus obteve altas taxas de crescimento em regime semicontínuo, com uma produtividade máxima de 0,270 g L-1 dia-1. A produtividade de lipídeos no cultivo integrado (122 mg L-1 dia- 1) foi aproximadamente 1,6 vezes maior que a do cultivo semicontínuo (77 mg L-1 dia-1) e12 vezes superior à produtividade do cultivo batelada (10 mg L-1 dia-1). Além disso, o reuso do clarificado da floculação com quitosana não influenciou negativamente a produtividade de biomassa e lipídeos. A partir dos resultados obtidos é possível confirmar a capacidade da espécie A. obliquus crescer em cultivo semicontínuo e heterotrófico, assim como a viabilidade dessa metodologia no aumento da produtividade de biomassa e lipídeos de microalgas. Palavras-chave: Microalga. Biomassa. Produtividade. Heterotrofia. Fotobiorreator.

Abstract: The biomass of microalgae has been gaining momentum over the last decade, due to the physiological characteristics of these micro-organisms. Given the wide range of by-products generated from the biomass of microalgae, is very important to search for strategies that increase the productivity of biomass, as well as lipids and other compounds. In addition, the high demand for water is a real problem in microalgae cultivation. This study aimed to increasing biomass productivity through the development of a strategy that integrate different cropping systems, as well as the use of additional organic carbon sources. Therefore, the microalgae Acutodesmus obliquus was grown in batch and semi-continuous basis to compare their productivity biomass and a system which includes the semi-continuous system with heterotrophic culture was used to obtain higher productivity of biomass. The heterotrophic cultures using glucose as the carbon source and were kept in the dark indoors. To reduce the environmental and economic impacts, the water recovered during the flocculation step with chitosan was reused for crops under semi-continuous regime. The results show that the strategy of integrating the two types of crops (semi-continuous and heterotrophic) yielded a yield 45 times greater than that found in the cultivation in batch. The yield average was found in the integrated system, 1.2 g L-1 day-1, while the larger productivity in batch culture was 0.06 g L-1 day-1. The microalgae A. obliquus obtained high growth rates in semi-continuous regime with a maximum productivity of 0.270 g L-1 day-1. The productivity of lipids in the integrated culture (122 mg L-1 day-1) was approximately 1.6 times greater than that of semi-continuous culture (77 mg L-1 day-1) and 12 times higher the productivity of batch cultivation (10mg L-1 day-1). Furthermore, the reuse of clarified flocculation with chitosan does not adversely affect the productivity of biomass and lipids. From the results it is possible to confirm the ability of the species A. obliquus growing in semi and heterotrophic cultivation, as well as the feasibility of this method in increasing the productivity of biomass and microalgae lipid. Key words: Microalgae. Biomass. Productivity. Heterotrophy. Photobioreactor