Publicação: Avaliação das condições de cultivo na fotofermentação da microalga Chlamydomonas reinhardtii
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Orientador
Coorientador
Cardoso, Vicelma Luiz
Resumo
Diante do cenário atual de esgotamento de combustíveis fósseis, alterações climáticas,
elevados preços do petróleo aliado aos conflitos políticos, econômicos e ambientais, surge à
necessidade de se investigar tecnologias sustentáveis para a produção de energia. Neste
contexto, a síntese de biocombustíveis, especificamente, o etanol a partir de microalgas tem se
destacado. Desta forma, o uso da alga verde unicelular Chlamydomonas reinhardtii, que em
condições de anaerobiose e associada a outros micro-organismos, tem sido investigada. Neste
estudo, culturas de C. reinhardtii foram submetidas a fermentações em reatores de 50 mL e
1,5 L mantidas a 25 °C, sob foto-período de 12 horas, nas quais condições operacionais como
supressão de enxofre e de ácido acético foram investigadas. A avaliação da influência de
fontes de carbono mixotróficas e a utilização de efluente proveniente da fotofermentação
bacteriana (sistema híbrido) também foram verificadas. Os resultados em escala reduzida
mostraram que o cultivo da alga em meio basal Tris Acetate Phosphate (TAP) não resultou na
produção de etanol, mesmo quando adicionada glicose e/ou lactose presente no permeado de
soro de leite (PSL), ambas na concentração inicial de 1 g/L. No entanto, quando foi utilizado
o meio TAP com supressão de enxofre na presença das mesmas fontes de açúcar, houve a
produção de etanol, na qual a máxima concentração em escala reduzida atingiu 1189,91 mg/L.
Na sequência foi avaliado o uso do meio TAP suplementado com três diferentes fontes de
lactose: PSL (70 % de lactose), soro de leite (50 % de lactose) e lactose PA, com uma
concentração inicial ajustada para 5 g/L de lactose. A produção de etanol ocorreu nas três
condições, sendo que a máxima produtividade foi de 2,31 mmol de etanol/L.dia, verificada no
meio contendo PSL. Na avaliação da supressão de ácido acético no meio TAP e no meio TAP
isento de enxofre, a produção de etanol foi insignificante, mesmo com a adição de fontes de
açúcar. Na etapa da avaliação do sistema híbrido, os resultados em escala reduzida mostraram
a produção de etanol na presença de glicose e PSL, adicionadas isoladamente ao efluente da
fotofermentação da bactéria fotossintetizante Rhodobacter capsulatus (RCV metabolizado)
em uma concentração inicial de 5 g/L de glicose ou lactose. Entretanto, uma maior produção
de etanol (1357 mg/L) foi observada no reator de 1,5 L, operando com reabastecimentos de
meio fresco suplementado com PSL a cada 48 horas.
Abstract
Regarding the current scenario of fossil fuels depletion, climate change, high oil prices
coupled with political, economic and environmental conflicts, the investigation of sustainable
technologies for energy production became necessary. In this contest, biofuel (ethanol)
synthesis from microalgae has been highlighted. The green alga Chlamydomonas reinhardtii
under anaerobic conditions and associated with other micro-organisms have been
investigated. In the current work, cultures of C. reinhardtii were submitted to fermentations
using bioreactors (50 mL and 1.5 L of capacity) at 25 °C and 12-hour photoperiod, under
operational conditions such as sulphur (TAP-S medium) and acid acetic (TAP-AC medium)
depletions. The influence of mixotrophic carbon sources and the use of effluent from the
bacterium photo-fermentation (hybrid system) were also verified. The findings in low scale
(50 mL) showed that green alga cultivated in basal medium Tris Acetate Phosphate (TAP) did
not result in ethanol production, since glucose and lactose from milk whey permeate (MWP)
have been added, both at 1 g/L. Although, TAP-S medium supplemented with carbon sources
resulted in ethanol production, being 1189.91 mg/L maximum ethanol concentration observed
in low scale. In the following, TAP medium supplemented with three different sources of
lactose was evaluated, being MWP (70 % lactose), MW (50 % lactose) and lactose PA, at
initial concentration adjusted to 5 g/L. The ethanol production occurs in all cases. Maximum
volumetric productivity was 2.31 mmol ethanol/L.day. It was verified in the medium
supplement with MWP. In TAP-S and TAP-AC media the ethanol production was negligible,
even with carbon source addition. To hybrid system, the result in low scale showed ethanol
production in the presence of glucose and MWP, added alone for the photosynthetic
bacterium (Rhodobacter capsulatus) medium (metabolized RCV) at 5 g/L. However, the
highest ethanol production (1357 mg/L) was observed in the 1.5 L reactor, adding refreshed
medium supplemented with MWP every 48 hours.
Palavras-chave
Engenharia química, Biocombustiveis - Síntese, Biomassa vegetal, Álcool, Etanol, Sistema híbrido, Chlamydomonas reinhardtii, Rhodobacter capsulatus, Ethanol, Hybrid system
Citação
SOUSA, Letícia de Moura. Avaliação das condições de cultivo na fotofermentação da microalga
Chlamydomonas reinhardtii. 2016. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2016.419