As microalgas são candidatas promissoras para a produção em larga escala de biocombustíveis devido a sua alta eficiência fotossintética. No entanto, os custos relativamente altos de produção por baixas produtividades em lipídios têm sido um dos principais obstáculos que impedem sua produção comercial. Portanto, é necessário focar a pesquisa no aumento da biomassa e na produtividade em lipídios, através do desenvolvimento de biorreatores e técnicas de cultivo inovadoras. Numa primeira fase, este estudo mostra a otimização dos regimes de adição de nutrientes no cultivo de Neochloris oleoabundans em fotobiorreatores tubulares, determinando que a melhor metodologia de adição de CO2 é adicionando-o de forma intermitente e automatizada, enquanto que o melhor processo de alimentação de nitrogênio é por meio de um processo em batelada alimentada tomando como uma referência a produtividade diária de biomassa. Na segunda etapa, foi testada a influência de agentes estressores adicionados ao cultivo sob carência de nitrogênio, tais como tiossulfato de sódio como agente redutor e cloreto de sódio e glicerina como agentes de choque osmótico, buscando um acúmulo de lipídios na biomassa. Os resultados mostraram que o tiossulfato de sódio em 1,2 mM e o cloreto de sódio em 2,2 mM aumentaram o total de lipídios em 21% e 25%, respectivamente. Finalmente, foram testados diferentes regimes de luz, com um esquema 12:12, sendo 12 horas de luz fluorescente e 12 horas com um sistema distinto: escuro, diodos emissores de luz (LED) vermelha e LED branca. Os melhores resultados foram obtidos com LED branca, com um acúmulo de lipídios de até 27% da biomassa seca e uma concentração final de células de 2335mg/L, estabelecendo assim um método de iluminação econômica com alta produtividade (145mg / L dia). / Microalgae are promising candidates for large-scale global biofuel production because of their high photosynthetic efficiency. However, relatively high production costs due to low lipid productivity have been one of the major obstacles impeding their commercial production. Therefore, it is necessary to accurate the research into an increase in biomass and oil productivity, by means of novel bioreactors\' design and cultivation techniques. On a first stage, this study shows the optimization of nutrients\' addition regimes in Neochloris oleoabundans cultivation in tubular photobioreactors, finding that the best CO2 addition methodology is an automatized intermittent adding and the best feeding process for nitrogen is a fed-batch process taking as a reference the daily biomass productivity. On the second step, it was tested the influence of stressing agents added to the culture under nitrogen starvation, such as sodium thiosulphate for reducing environment and sodium chloride and glycerol for osmotic shock, aiming lipid accumulation in the biomass. The results showed that sodium thiosulphate at 1,2mM and sodium chloride at 2,2mM raised the total lipids up to 21% and 25% respectively. Finally, there were tested different light regimes, with a scheme 12:12, being 12 hours of fluorescent light and 12 hours of a singular system: dark, red light-emitting-diodes (LED) and white LED. The best results were obtained with white LED, with an accumulation up to 27% of dry biomass and a final cell concentration up to 2335mg/L, establishing an economic illumination method with high productivity.

Submitted by (ana.araujo@ufrpe.br) on 2017-02-20T17:04:51Z No. of bitstreams: 1 Manuela Maria Cavalcante Granja.pdf: 696391 bytes, checksum: 1cfe62663cfe614a373e837e03fde09b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-20T17:04:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manuela Maria Cavalcante Granja.pdf: 696391 bytes, checksum: 1cfe62663cfe614a373e837e03fde09b (MD5) Previous issue date: 2010-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Sugarcane (Saccharum officinarum) is a grass considered moderately sensitive to salinity. Although traditionally cultivated in the soil of the Atlantic Coast and the Northeast, the cultivation of sugarcane is expanding to semi-arid regions. The poor quality of irrigation water, high rates of evaporation and low rainfall, combined with other factors contribute to the process of soil salinization in semi-arid. For the development and selection of tolerant genotypes, it is necessary to understand the physiological mechanisms with which plants face the salt stress. Techniques for in vitro plant tissue for studies of physiology and biochemistry of plants under stress are important tools to allow control and uniformity of culture conditions. In this study, two genotypes of sugarcane (RB931011 and RB872552) developed within the Program of Genetic Improvement of Sugarcane of rides, for the Northeast region (RIDESA) were evaluated for sudden and gradual action of salt stress-induced by adding NaCl to the culture medium during in vitro development of plants. The varieties of sugarcane were subjected to three concentrations of NaCl (0 mM, 50 mM and 100 mM) in a gradual and sudden. At 35 days of experiment, enzyme activities (CAT, POX, APX, PPO), levels of sodium (Na+), potassium (K+), soluble protein content and free proline were recorded. It was possible to observe differences in responses of varieties depending on the condition of induced salt stress, shock or gradual, rather than depending on the concentration of NaCl in the culture medium. The stress response is therefore not only conditioned by salt concentration, but by way of exposure to salt. / A cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) é uma gramínea considerada moderadamente sensível à salinidade. Embora tradicionalmente cultivada nas zonas de Mata úmida e Litoral da região Nordeste, o cultivo da cana-de-açúcar vem se expandindo também para regiões semi-áridas. A má qualidade da água de irrigação, altas taxas de evaporação e baixa precipitação pluviométrica, aliada a outros fatores contribuem para o processo de salinização dos solos do semi–árido. Para o desenvolvimento e seleção de genótipos tolerantes, é necessário conhecer os mecanismos fisiológicos com os quais as plantas enfrentam o estresse salino. Técnicas de cultivo in vitro para estudos da fisiologia e bioquímica de plantas, em condições de estresse, são importantes ferramentas por permitirem o controle e homogeneidade das condições de cultivo. No presente trabalho, dois genótipos de cana-de-açúcar (RB931011 e RB872552) desenvolvidos pelo Programa de Melhoramento Genético da Cana-de-Açúcar da RIDESA, para a região Nordeste, foram submetidos ao estresse salino in vitro mediante o acréscimo de NaCl ao meio de cultura sob uma ação gradativa e súbita para avaliar o comportamento fisiológico e bioquímico dessas plantas. As variedades de cana-de-açúcar foram submetidas a duas concentrações de NaCl (56mM, 112mM e o controle) de forma gradativa e repentina. Aos 35 dias de experimento, atividades enzimáticas da Catalase (CAT), Peroxidase (POX), Ascorbato peroxidase (APX), Polifenoloxidase (PPO), teores de sódio (Na+), potássio (K+), concentração de proteínas solúveis e prolina livre foram determinadas. Foi possível observar diferenças nas respostas das variedades em função da condição de indução do estresse salino, gradativo ou por choque, mais do que em função das concentrações de NaCl no meio de cultura. A resposta ao estresse é, portanto, condicionada não só pela concentração dos sais, mas pela forma que a planta é exposta ao meio salino.

As microalgas são candidatas promissoras para a produção em larga escala de biocombustíveis devido a sua alta eficiência fotossintética. No entanto, os custos relativamente altos de produção por baixas produtividades em lipídios têm sido um dos principais obstáculos que impedem sua produção comercial. Portanto, é necessário focar a pesquisa no aumento da biomassa e na produtividade em lipídios, através do desenvolvimento de biorreatores e técnicas de cultivo inovadoras. Numa primeira fase, este estudo mostra a otimização dos regimes de adição de nutrientes no cultivo de Neochloris oleoabundans em fotobiorreatores tubulares, determinando que a melhor metodologia de adição de CO2 é adicionando-o de forma intermitente e automatizada, enquanto que o melhor processo de alimentação de nitrogênio é por meio de um processo em batelada alimentada tomando como uma referência a produtividade diária de biomassa. Na segunda etapa, foi testada a influência de agentes estressores adicionados ao cultivo sob carência de nitrogênio, tais como tiossulfato de sódio como agente redutor e cloreto de sódio e glicerina como agentes de choque osmótico, buscando um acúmulo de lipídios na biomassa. Os resultados mostraram que o tiossulfato de sódio em 1,2 mM e o cloreto de sódio em 2,2 mM aumentaram o total de lipídios em 21% e 25%, respectivamente. Finalmente, foram testados diferentes regimes de luz, com um esquema 12:12, sendo 12 horas de luz fluorescente e 12 horas com um sistema distinto: escuro, diodos emissores de luz (LED) vermelha e LED branca. Os melhores resultados foram obtidos com LED branca, com um acúmulo de lipídios de até 27% da biomassa seca e uma concentração final de células de 2335mg/L, estabelecendo assim um método de iluminação econômica com alta produtividade (145mg / L dia). / Microalgae are promising candidates for large-scale global biofuel production because of their high photosynthetic efficiency. However, relatively high production costs due to low lipid productivity have been one of the major obstacles impeding their commercial production. Therefore, it is necessary to accurate the research into an increase in biomass and oil productivity, by means of novel bioreactors\' design and cultivation techniques. On a first stage, this study shows the optimization of nutrients\' addition regimes in Neochloris oleoabundans cultivation in tubular photobioreactors, finding that the best CO2 addition methodology is an automatized intermittent adding and the best feeding process for nitrogen is a fed-batch process taking as a reference the daily biomass productivity. On the second step, it was tested the influence of stressing agents added to the culture under nitrogen starvation, such as sodium thiosulphate for reducing environment and sodium chloride and glycerol for osmotic shock, aiming lipid accumulation in the biomass. The results showed that sodium thiosulphate at 1,2mM and sodium chloride at 2,2mM raised the total lipids up to 21% and 25% respectively. Finally, there were tested different light regimes, with a scheme 12:12, being 12 hours of fluorescent light and 12 hours of a singular system: dark, red light-emitting-diodes (LED) and white LED. The best results were obtained with white LED, with an accumulation up to 27% of dry biomass and a final cell concentration up to 2335mg/L, establishing an economic illumination method with high productivity.