Extração de ácidos graxos de chlorella pyrenoidosa assistida por perssurização cíclica : estudo de equilíbrio e caracterização dos extratos

Abstract

Resumo: Em face da constante busca atual por fontes limpas e economicamente viáveis de energia as microalgas estão consolidando um patamar de destaque. A matéria graxa extraível desses organismos é rica em compostos poliinsaturados que geram biodiesel de boa qualidade após a transesterificação. O rendimento em óleo, além disso, é muito maior que o obtido com oleaginosas tradicionalmente utilizadas na produção. No entanto, o processo de extração do óleo é um dos fatores que impedem, em maior escala, a adoção das microalgas como fonte consolidada de energia limpa. Este trabalho buscou avaliar o emprego da técnica de ciclos de pressão hidrostática (HPCE) para auxiliar a extração de óleos da microalga Chlorella pyrenoidosa, bem como realizar testes de caracterização nos lipídeos extraídos. Secagem prévia da biomassa indicou umidade de ~2,50% para o material, enquanto que o diâmetro médio da maior fração mássica de partículas obtida por peneiramento foi de 128 ?m. A extração auxiliada por HPCE usando etanol apresentou melhoria da eficiência no equilíbrio (relativa à extração por Soxhlet), em seu caso mais significativo, de ~30%, quando comparada à extração comum por solvente, sendo ambas conduzidas a 30°C. As menores razões sólido-solvente apresentaram melhor rendimento de equilíbrio, sugerindo a existência de caminhos preferenciais para o solvente nos leitos maiores. Ocorreu retenção de soluto pela matriz sólida através de adsorção, descaracterizando esta matriz como fração inerte e contribuindo para o surgimento de grande diferença entre os valores de XAe e Xle. Esterificações pelo Método de Hartman-Lago foram conduzidas nos óleos extraídos por etanol e hexano, resultando em conversões de ~71% e ~64%, respectivamente. Teores mássicos de fósforo nos óleos extraídos de ~1,35% indicam a necessidade de degomagem antes da transesterificação industrial. Os mesmos óleos apresentaram teor relativamente baixo de acidez, ~0,64 mg de KOH / g de óleo, sendo constituídos principalmente por ácido palmítico (32,40% em massa). As clorofilas a e b foram quantificadas em amostras de microalga bruta e nos óleos dela extraídos, resultando em ~0,6% e entre 1,8 e 3,4% em massa respectivamente, indicando que estes pigmentos se concentram ainda mais no soluto seco.

Abstract: In face of the constant pursuit for clean and economically viable sources of energy, microalgae are cementing a featured status. The fatty matter extractable from these organisms is resourceful of polyunsaturated compounds that can generate high quality biodiesel after transesterification reaction. The oil yield, furthermore, is much higher than the yield obtained with oilseeds traditionally used on biodiesel's production. However, one of the factors that prevent on larger scale the selection of microalgae as a consolidated origin for clean energy is the process of extraction of oil. This study aimed to evaluate the use of hydrostatic pressure cyclic extraction (HPCE) technique on the improvement of the extraction of oils from Chlorella pyrenoidosa microalgae, as well as perform characterization tests on obtained lipids. A previous drying of the biomass indicated a moisture content of ~2,50%, while the medium diameter of major mass fraction of particles gathered by sieving was 128 ?m. Hydrostatic pressure cyclic extraction using ethanol denoted an improve of efficiency at the equilibrium (concerning Soxhlet extraction) from ~30% on the most meaningful case, compared to solvent's simple extraction, being both conducted at 30°C. The smaller solid-solvent ratios resulted on better equilibrium yields, hinting the appearance of preferential paths for the solvent on larger beds. Solute's retention by the solid phase occurred by adsorption, discharging this phase as a inert fraction and contributing for the arise of great difference between the values of XAe and Xle. Esterifications with Hartman and Lago's method were conducted in the oils extracted with ethanol and hexane, resulting in conversions of ~71% and ~64%, respectively. Mass contents of phosphorus in the extracted oils of ~1,35% denote the requirement of degumming before the industrial transesterification. The same oils showed relatively low content of acid value, ~0,64 mg of KOH / g of oil, being composed mainly by palmitic acid (32,40% on mass). The a and b chlorophylls were quantified on raw microalgae samples and on the extracted oils, resulting in ~0,6% and in between 1,8 and 3,4% on mass respectively, indicating that these pigments are still more condensed on the dry solute.