Biogás

Microalgas

Um reator denominado fotossintetizante (tratamento terciário) foi construído na forma de lagoa de alta taxa para promover o crescimento controlado de biomassa de microalgas. As microalgas desenvolvidas no sistema convertem uma significativa massa de N e P contido no efluente dos biodigestores em biomassa celular. O excedente de biomassa de microalgas produzido foi avaliado para produção de suplemento alimentar da cadeia de suínos e aves, na produção de bioetanol de terceira geração e como coadjuvante para produção incremental de biogás metano a partir da fermentação anaeróbia.

Práticas agropecuárias para tratamento de efluentes da suinocultura com produção simultânea de energia (NEXUS). Uma lagoa de alta taxa fotossintetizante foi construida no CNPSA para producao de microalgas a partir do tratamento do digestato.  As microalgas dominantes no sistema foi Scenedesmus spp. A taxa de crescimento algal foi de 141,8 ± 3,5 mg/L/d com capacidade de producao de biomassa de 1,1 ± 0,2 g/ L. A taxa de remocao de N-NH3 e P-PO43 foram de 21,2 ± 1,2 e 3,5 ± 2,5 mg/L/d, respectivamente.

Foi investigada a eficiência do polímero orgânico tanino com ou sem poliacrilamida para colher a biomassa de microalga Chlorella vulgaris cultivada em um fotobiorreator em escala laboratorial tratando digestato proveniente de biodigestor. O efeito da concentração de biomassa, das dosagens de tanino (TAN) e das alterações no pH foram avaliados. Dentre as concentrações de TAN testadas (11, 22, 44, 89, 178 mg/L, 11 mg/L apresentou a maior recuperação de biomassa (97%). As eficiências de coagulação / floculação mais elevadas foram obtidas com pH 5 a 7. A eficiência da floculação melhorou de 50 para 97% concomitante com as concentrações crescentes de biomassa de 45 a 165 mg/L, respectivamente. As eficiências de recuperação acima de 95% foram obtidas com a mesma dosagem de TAN (11 mg/L) independentemente da concentração de carbono orgânico presente (75 a 300 mg TOC/L).

Foi avaliada a composição e a toxicidade de um consórcio de microalgas produzido em digestato de efluente da suinocultura, devido ao acúmulo de metabólitos em função de estresse induzido no meio de cultura. Foram realizados experimentos toxicológicos com metodologias padrão em modelo animal (bioensaio com camundongos) para avaliação das toxicidades aguda e subcrônica do material algáceo. Os ensaios toxicológicos apresentaram toxicidade nas doses usadas, sendo maior via intraperitonial e menor via gavagem. Foram definidas doses consideradas seguras para ensaios subcrônicos via oral (1500 mg/Kg p.c.). Esses resultados buscam dar suporte a experimentos posteriores utilizando o material algáceo produzido como suplemento alimentar de aves, como um dos principais destinos da biomassa algal produzida com resíduos da suinocultura.

Foram realizados dois ensaios de metabolismo com frangos de corte para a determinação da digestibilidade dos aminoácidos e energia metabolizável de microalgas. Com os dados gerados é possível corrigir as formulas de rações para incluir microalgas, porém ainda é necessário ensaio de desempenho para determinação do melhor nível a ser incluído, bem como ensaios com suínos.

Foi quantificado o biometano a partir da degradação anaeróbia de biomassa de microalgas colhidas de um reator fotossintetizante. Os efeitos da inanição de nutrientes nas alterações da composição celular química de microalgas e sua influência no potencial de geração de biometano também foram abordados. A policultura de microalgas foi dominada pelo clone BF 063 de Scenedesmus que apresentou teor de carboidratos, proteínas e lipídios de 27,6 ± 3,3, 57,6 ± 0,1 e 3,9 ± 0,6%, respectivamente. Após 25 dias expostos a meio livre de N e P, a composição da biomassa das microalgas apresentou 54,6 ± 2,6, 24,1 ± 2,4 e 16,9 ± 0,8% de carboidratos, proteínas e lipídios, respectivamente. A concentração de sólidos voláteis na biomassa colhida a partir do meio rico em N e P foi menor [67 ± 1,7 g VS/kg de biomassa] do que a biomassa colhida a partir do meio sem nutrientes [204,1 ± 3,1 g VS/ kg de biomassa] . Consequentemente, obteve-se uma produção muito mais elevada de biometano, isto é, 103,5 LN CH4/kg biomassa vs 44 LN CH4/ kg biomassa.

Foi avaliado o potencial produção de etanol a partir da microalga Chlorella spp. A biomassa foi colhida de um reator fotossintetizante em escala piloto (PBR) utilizado para o tratamento do digestato proveniente de um biodigestor. A biomassa foi coletada por centrifugação mecanica ou floculação química utilizando o tanino de polímero orgânico comercialmente disponível (Veta OrganicTM, Brasil). O açúcar residual foi obtido por hidrólise ácida e os ensaios fermentativos foram realizados utilizando Saccharomyces cerevisiae. A biomassa de microalgas foi composta principalmente por (%): carboidratos (41 ± 0,4), proteínas (50 ± 0,4) e lipídios (10 ± 0,5). O maior teor de açúcar de 49,6% foi obtido usando ácido sulfurico a 1%. A producao esperada da biomassa de microalgas e o teor residual de açúcar (isto e: 365 ton/ ha e 182 ton/ ha, respectivamente) sugere que esta fonte de biomassa e comparativamente mais atraente na producao de acucares do que as fontes convencionais de matéria-prima atualmente empregadas para a produção de etanol. Assim, a biomassa de microalgas excedente produzida a partir de estações de tratamento de águas residuais pode desempenhar um papel importante no design verde para a fonte estratégica de carboidratos para a produção de etanol.

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