Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Bioquímica e Biotecnologia
TÍTULO: Estudo do desenvolvimento de microalgas com o reaproveitamento do permeado da separação de microalgas por osmose inversa
AUTORES: Fernandes, M.S.M. (UFCG) ; França, K.B. (UFCG) ; Barbosa, T.L.A. (UFCG) ; Ferreira, W.B. (UEPB) ; Andrade, L.R.S. (UFCG) ; Alves, R.V. (UFCG) ; Costa, T.S. (UFCG) ; Queiroz, F.J. (UFCG)
RESUMO: Nos últimos anos, o interesse no potencial biotecnológico das microalgas vem
crescendo exponencialmente, principalmente devido à identificação de diversas
substâncias sintetizadas por estes organismos. O trabalho tem como objetivo o
reaproveitamento do permeado no processo de separação de microalgas Chlorella sp
por osmose inversa no desenvolvimento de novas cepas, evitando assim o descarte de
permeado no solo consequentemente prevenindo a contaminação dos lençóis freáticos.
Os resultados obtidos com o suplemento de 50% do permeado no volume do inoculo
apresentou resultados satisfatórios, logo, as concentrações dos nutrientes no
permeado favoreceram o desenvolvimento celular.
PALAVRAS CHAVES: microalgas; separação por membranas; reuso
INTRODUÇÃO: Atualmente há um grande interesse no estudo de microalgas, devido a sua
importância nas diversas cadeias tróficas e na possibilidade da aplicação
comercial em distintas áreas como na nutrição, na saúde humana e animal, no
tratamento de águas residuais, na produção de energia e na obtenção de compostos
de interesse das indústrias de alimentos, química e farmacêutica, dentre outras
(GROBBELAAR, 2004; RICHMOND, 2004). Um dos maiores problemas na produção de
microalgas é a sua separação, tendo em vista a necessidade de preservar sua
biomassa, bem como as características da célula. Dentro dos diversos métodos de
separação de microalgas os mais utilizados são: centrifugação, floculação, e em
determinado casos, onde as dimensões são bastante pequenas, utiliza-se a
separação por meio da adição de coagulante, que em sua maioria, são constituídos
por sais metálicos; a escolha de um determinado tipo de separação depende das
propriedades das microalgas, tais como densidade, tamanho e o valor do produto
desejado. Os processos de separação por membranas têm como vantagem não romper a
estrutura celular e permitem uma maior separação dependendo da porosidade da
mesma. Segundo Ferreira 2012, há uma grande viabilidade da separação de
microalgas por membranas; através destes estudos, quando comparado com os outros
processos convencionais de separação, verificou-se uma perda da biomassa mínima.
O processo de separação de microalgas por membranas retém praticamente todos os
nutrientes do permeado, todavia este ainda é rico, por isso pode oferecer
condições de ser inoculado para cultivos de novas cepas, avaliando crescimento
celular das microalgas que seja economicamente viável e ambientalmente correto.
MATERIAL E MÉTODOS: A cepa utilizada foi Chlorella sp cedida pelo laboratório de
biotecnologia Alimentar da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC),
mantida no cepário localizado no LABDES (Laboratório de Referência em
Dessalinização). Para o crescimento das microalgas é necessário meio sintético
de cultivo e manutenção do inóculo, com isso, foi utilizado o meio BBM-
Bold´s Basal Medium (BOROWITZKA, 1988), homogeneizado pelo processo de aeração e
mantidos sob iluminação contínua de 80 LUX com fotoperíodo de 12 horas. Após um
sequência de repiques foi desenvolvido os cultivos em fotobiorreatores de 50 L
com uma população inicial de 105 cel.mL-1 de microalgas.
Ao iniciar o crescimento das microalgas nos fotobiorreatores esperasse atingir a
fase estacionária que corresponde a uma população de 107
cel.mL-1. Esse monitoramento foi feito através de contagem com o
auxílio de uma câmara de Neubauer, após atingir a fase estacionária realizou-se
o processo de separação das microalgas a partir de membranas de osmose inversa
onde foi utilizado uma membrana tipo BW30 – 4040 marca Filmtec (fluxo de
26L.m-2.h-1) acoplado a uma bomba de alta pressão com
motor de 1cv, e regulado o sistema a uma pressão constante de 4 Kgf.
Cm-2. O meio de cultivo foi separado gerando duas correntes a do
permeado contendo os nutrientes do meio de cultura e os metabolitos das
microalgas e o concentrado que apresentava a biomassa. A partir desta separação
foi armazenado o permeado e realizado analise físico-química do mesmo, para
determinar seus constituintes. Com isso, utilizou-se o reaproveitamento de 50%
do permeado em 1L do volume do inoculo para o desenvolvimento de novas cepas.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O parâmetro analisado foi à densidade celular com intuito de estudar o
crescimento celular comparando um meio com 100% de BBM com um meio com 50
% do permeado em 1L do volume do inoculo. Para cada experimento foram plotados
três curvas, pois diariamente se realizava a contagem de células em triplicada
para cada inoculo, num período de oito dias com as mesmas condições climáticas,
luminosidade e inicialmente a mesma proporção de microalgas de 1:100. Observando
o comportamento temporal do crescimento da Chlorella sp em 100% de
BBM como ilustrado na Figura 1, na qual a fase de adaptação começou com
uma população de 105 cel. mL-1, a fase estacionária
começou-se no quarto dia de cultivo obtendo um número máximo de células de
4,8.107 cel.mL-1; esses resultados foram semelhantes aos
obtidos por Ferreira 2012. A Figura 2 apresenta o comportamento da
Chlorella sp com 50% do permeado do volume do inoculo, mantendo as mesmas
condições físicas efetuadas no experimento com BBM, foi alcançado uma
população de células de 2,86.107 cel.mL-1 de densidade
celular, que comprova que as células não apresentaram dificuldades para se
desenvolveram, mostrando a viabilidade de reuso do permeado. Os resultados da
análise físico-química do permeado apresenta na sua composição substâncias
essenciais para o cultivo de microalgas tais como: NH3, Na, NO2-
, NO3- Cl- e Fósforo, mostrando a potencialidade de
suplementação no meio de cultivo.
Figura 1
Crescimento de Chorella sp 100 % de BBM.
Figura 2
Crescimento de Chorella sp em 50 % do volume do
inóculo no permeado do processo da separação via
osmose inversa
CONCLUSÕES: Apesar de ocorrer um aumento na concentração de alguns componentes químicos,
provavelmente devido às reações metabólicas ocorridas durante o cultivo, todavia o
crescimento celular de 50% do permeado do volume do inoculo mostrou ser viável a
sua reutilização. Através da composição do permeado percebe-se que devido ao
excesso de macronutrientes em especial o nitrogênio que favorece o crescimento
algacea, todavia o lançamento desse resíduo líquido de forma inadequada pode
acarretar sérios impactos ambientais ao solo e/ou lençóis freáticos.
AGRADECIMENTOS: Laboratório de Referência em Dessalinização-Labdes/UFCG.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BOROWITZKA,M.A.Pharmaceutical and agrochemicals from microalgas. Chemicals from algae. Washington DC : Cohen, Z., 1988. p 313-352.
FERREIRA,W.B.; Aproveitamento do Concentrado da Dessalinização Via Osmose Inversa Para Desenvolvimento de Chlorella Sp. E Chlorella Vulgaris Visando a Produção de Biocombustivel.2012. Tese (Doutorado em Engenharia Quimica)-UFCG, Campina Grande-PB, 2012.
GROBBELAAR, J.U. Algal biotechnology: real opportunities for Africa. South African Journal of Botany, v.70, n.1, p.140-144, 2004.
MEINERZ, Lizandra Isabel. Influência da temperatura, salinidade e nutrientes dissolvidos (N e P) no cultivo de microalgas de água estuarina e costeira. 2007. 76f. Dissertação (Mestrado). Fundação Universidade Federal do Rio Grande. Rio Grande, RS, 2007.
MOURA JUNIOR, A. M.; BEZERRA NETO, E.; KOENING, M. L.; LEÇA, E. E. Composição
química de microalgas em cultivo semi-intensivo: Chaetoceros gracilis Schutt, Isochrysis galbana Parke e Thalassiosira weissflogii (Grunow) G. Fryxell & Hasle. Ciência Agronômica, v.37, n.2, p.142-148, 2006.
RICHMOND, A. (Ed). Handbook of microalgal culture: biotechnology and applied phycology. Oxford: Blackwell Science, 2004. 566p.