LOPES, Pedro Henrique Martins. 2008. 94f. Dissertação(Mestrado em Engenharia de Pesca)- Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Maria Naires Souza (marianaires@ufc.br) on 2011-12-02T23:53:58Z No. of bitstreams: 1 2008-dis-phmlopes.pdf: 1781396 bytes, checksum: c7be4fcfde5e24465e8d68b4e3b0c9ec (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Nascimento(vieiraaline@yahoo.com.br) on 2011-12-08T12:08:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008-dis-phmlopes.pdf: 1781396 bytes, checksum: c7be4fcfde5e24465e8d68b4e3b0c9ec (MD5) / Made available in DSpace on 2011-12-08T12:08:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008-dis-phmlopes.pdf: 1781396 bytes, checksum: c7be4fcfde5e24465e8d68b4e3b0c9ec (MD5) Previous issue date: 2008-01-21 / Seaweed consists in a vital resource to the economy of many countries and it has been explored all over the world thanks to its capacity of producing colloids such as agar, carrageen and sodium alginate as well as the useful aspect either in food industry, fertilizers or medicine area. Studies on induction, cultivation and callus reorganization have been shown an important issue on tissue culture technique and its usage. In different tissue experience in vitro the usage of regulating growth is so fundamental to establish the competence and necessary conditions to callus formation and regeneration. In this present study has been tested the auxin and citocinin effects in different dosages of agar in ASP 12-NTA. The indolacetic acid effect and 6- benzilalaminopurine have been tested as well in seaweed in the species Gracilaria birdiae with two separated doses, 0,5mg/L and 0,8mg/L and together in concentration of 1:5mg/L and 5;1mg/L. Regarding to agar concentration, it has been tested two concentrations with 0,5% and 0,8% in all treatments. As to sterilization process has been done with fungicide (nistatina) and antibiotic (ciprofloxacin) besides iodopovidona and the sodium hypochlorite. The complete experiment had been lead in a germination chamber with 25±2ºC and photoperiod of more or less 16 hs of light and 08hs dark and 30,2‰ saltiness, pH around 7,6 within 60 days approximately. In more or less 50 days of cultivation had been noticed callus formation and regeneration process therein. The results had been underwent by statistic analyze treatments of contingent through (x2) where many meaningful different observations had been checked in callus and regeneration and the agar levels studied, that is to say the agar level treatments in 0,8% presented a major number of regeneration / Macroalgas marinhas constituem um recurso vital para a economia de diversos países e tem sido exploradas ao redor do globo devido a sua capacidade de produção de fico colóides como o ágar, carragenina e alginatos, bem como pelo seu espectro de utilização, seja na indústria de alimentos, de fertilizantes e na medicina. Estudos sobre a indução, cultivo e reorganização de calos, tem representado um importante papel nas técnicas de cultura de tecidos e suas aplicações. Em diferentes tecidos cultivados in vitro, a utilização de reguladores de crescimento é de importância primordial para o estabelecimento da competência e determinação, condições necessárias para a formação de calos e regenerações. No presente estudo foram testados os efeitos de uma auxina e de uma citocinina, em diferentes concentrações de ágar em meio ASP 12-NTA. O efeito do ácido indolacético (AIA) e da 6-benzilaminopurina (BAP) foram testados em explantes de macroalgas de espécie Gracilaria birdiae, em separado, com duas concentrações de 0,5 mg/L e 0,8 mg/L e em conjunto, nas concentrações de 1:5 mg/L e 5:1 mg/L. Com relação a concentração de ágar, foram testadas duas concentrações, com 0,5% e 0,8% para todos os tratamentos. Para o processo de esterilização foram aplicados um fungicida (nistatina) e um antibiótico (ciprofloxacina), além de iodopovidona e hipoclorito de sódio. Todo o experimento foi conduzido em câmara de germinação, com temperatura de 25 ± 2oC e fotoperíodo de 16hs de luz e 08hs escuro, salinidade de 30 ± 2‰ e pH em torno de 7,6, durante aproximadamente 60 dias. Ao final de 50 dias de cultivo, foi observada a formação de calos e de processos de regeneração indireta dos mesmos. Os resultados foram submetidos a tratamentos estatísticos de análise de contigência através do Quiquadrado (χ2 ), onde foram observadas diferenças significativas entre a incidência de calos e regenerações e os níveis de ágar estudados. Ou seja, nos tratamentos onde foram utilizados níveis de ágar de 0,8%, apresentaram o maior número de regenerações

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-05-30T13:27:50Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 796270 bytes, checksum: 7fff46a9d3a52c63d7b42f821ece99fa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T13:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 796270 bytes, checksum: 7fff46a9d3a52c63d7b42f821ece99fa (MD5) Previous issue date: 2014-10-20 / A busca pela redução no custo de produção de biodiesel a partir de microalgas é um fator essencial para viabilizar a utilização desta fonte de energia na matriz energética mundial. Diante desta questão, verificou-se a possibilidade da utilização do gás ozônio na recuperação dos nutrientes assimilados pela microalga Scenedesmus obliquus BR003, durante seu cultivo em meio BG11 e posterior reuso em cultivo subsequente. O espectro de absorbância no visível da microalga durante a ozonização revelou que, a partir de 34 minutos de tratamento não ocorrem variações significativas nos valores de absorbância. Os picos de absorção encontrados foram de 436, 470 e 680 nm, que representam a clorofila a (436 e 680 nm) e os carotenóides (470 nm). Para os resultados de massa seca durante o processo de ozonização, o tempo de estabilização dos valores foi similar, durando cerca de 35 minutos. Após análise do perfil eletroforético em gel de poliacrilamida, foi possível identificar a oxidação das proteínas ao longo da ozonização. Para os nutrientes, os teores disponibilizados de amônio, nitrato e fosfato, após 50 minutos de ozonização, foram de 1,1, 5,7 e 1,2 mg L -1 , respectivamente, evidenciando a possibilidade de recuperação dos nutrientes presentes nas células de microalgas. O cultivo realizado somente com o extrato decorrente da ozonização de microalgas, obteve biomassa final de 0,64 g L -1 , resultado semelhante ao cultivo em meio BG11 suplementado com o mesmo extrato (0,66 g L -1 ) e três vezes superior ao meio BG11 sem suplementação (0,21 g L -1 ). De forma geral, os tratamentos em que o nitrogênio presente no meio BG11 não foi aplicado apresentaram maiores teores de lipídios. Outro indicador de estresse por falta de nitrogênio foram os teores de clorofila a, clorofila b e carotenoides totais, em que, os tratamentos com baixo teores de nitrogênio apresentaram menores concentrações destes pigmentos. O custo estimado de ozonização das microalgas para se obter um litro de lipídios ficou em R$ 5,75, contudo com o aumento da escala e melhorias na produtividade de lipídios este custo caiu para R$ 2,33. Ressalta-se que, o aumento da eficiência do processo de ozonização pode permitir a redução do custo destes valores. Os resultados obtidos neste trabalho indicam a possibilidade da utilização do gás ozônio, no processo de reaproveitamento de nutrientes a partir do cultivo da microalga Scenedesmus obliquus. / The need of reducing the cost of microalgae-based biodiesel production is a crucial factor to turn its adoption feasible in the world energy matrix. Faced with this issue, an experiment was set up to investigate the potential use of ozone gas on recovering nutrients assimilated by the microalgae Scenedesmus obliquus BR003 during its subsequent cultivation in BG11 medium. After 34 min of ozonization, analyzes of absorbance in the visible spectrum of the microalgae revealed that no significant variation in absorbance values was observed. Absorption peaks were found at 436, 470 and 680 nm, which represents chlorophyll a (436 and 680 nm), and carotenoids (470 nm). Moreover, assessment of dry mass weights during the ozonization process showed similar values for stabilization period of approximately 35 minutes. The polyacrylamide gel electrophoresis showed the oxidation in proteins bands along the process of ozonation. For nutrients, the levels of available ammonium, nitrate and phosphate, after 50 minutes of ozonization, were 1.1, 5.7 and 1.2 mg L -1 , respectively; therefore, indicating that nutrients present in the microalgae cells can be potentially recovered. The cultivation carried out solely with the extract obtained after microalgae ozonization resulted in 0.64 g L -1 of final biomass. Similar results were found when BG11 culture medium supplemented with the same extract were used (0.66 g L -1 ); however, values were three-fold higher when BG11 medium without supplementation was adopted (0.21 g L -1 ). Generally, the treatments with no nitrogen supplementation showed higher levels of lipids. Furthermore, other indicators of nitrogen deficiency such as low levels of chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids were noticed. Accordingly, the treatment with low levels of nitrogen showed lower concentrations of these pigments. The estimated cost to produce one liter of lipids via microalgae ozonization was R$ 5.75, even though this cost decreased to R$ 2.33 per liter when large production scales and improvement of lipids yield was adopted. Consequently, increasing the efficiency of the ozonization process might enable further reduction of the costs previously calculated. The results obtained in this study, indicate the possibility of the use of ozone gas in the process of nutrient recycling, from the cultivation of microalgae Scenedesmus obliquus.

MONTEIRO, Lorena Soares. Absorção de nutrientes pela macroalga Gracilaria Birdiae (Plastino & Oliveira, 2002) sob diferentes condições físicoquímicas. 2011. 84 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia de Pesca, Fortaleza-CE, 2011 / Submitted by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-19T12:37:53Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_lsmonteiro.pdf: 9821963 bytes, checksum: fad7e704cc8bfb703229d456567e5115 (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-19T13:28:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_lsmonteiro.pdf: 9821963 bytes, checksum: fad7e704cc8bfb703229d456567e5115 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-19T13:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_lsmonteiro.pdf: 9821963 bytes, checksum: fad7e704cc8bfb703229d456567e5115 (MD5) Previous issue date: 2011 / Among marine resources, seaweeds have emerged as the one which have the largest industrial use. Their abundance and diversity make them a great source of raw material for countless products for human and animal use. More over seaweeds have a widely environmental importance, regarding to the atmospheric O2, water nutrients removing, fossil fuels, and also on the harvest of animals that eat marine algae. Shrimp culture is directly dependent on a good water quality for satisfactory production, therefore maintain the quality of shrimp farms effluent means to perpetuate the activity. Seaweeds absorb nutrients from the water and use them for their growth, while contribute to the environmental improvement of aquatic ecosystems. Gracilaria species stand out for the ability to quickly absorb large amounts of dissolved nutrients, not only organic, but also inorganic nutrients. This study aimed to evaluate the nutrients removal from the effluent water from a shrimp farm by the seaweed G. birdiae, in order to provide information for a possible integrated shrimp (Litopenaeus vannamei) and seaweed (G. birdiae) culture. For this, we used 25 containers, randomly distributed, with five treatments and five replications of 5, 10, 15 and 20 g of seaweed in 3 L of the effluent water from shrimp farm plus a control without seaweed. These procedures were performed with constant illumination and with a 12h light and dark photoperiod. The animals resistance of to periods of low oxygen, and the nutrients input generated by cultured animals have been checked. Each experiment lasted two weeks and the results showed that the alga G. birdiae has the capacity to withdraw from the shrimp farm effluent a satisfactory amount of ammonia and phosphorus in a short period of time, and still maintain, under illumination, sufficient concentrations of oxygen in the water. LISTA DE / Dentre os recursos oriundos do mar, as macroalgas destacam-se como as de maior aproveitamento industrial. A sua abundância e diversidade as tornam fontes de matéria-prima para uma infinidade de produtos de uso humano e animal, além dos benefícios ambientais resultantes da atividade algal na forma de O2 atmosférico, remoção de nutrientes da água, modulação climática, combustíveis fosseis e também na colheita de organismos que se alimentam das algas. A carcinicultura depende diretamente da boa qualidade da água para obter resultados satisfatórios de produção, portanto manter a qualidade do efluente da carcinicultura significa perpetuar a atividade. As macroalgas utilizam os nutrientes absorvidos para seu crescimento, enquanto contribuem com o melhoramento da qualidade ambiental dos ecossitemas aquáticos. Espécies do gênero Gracilaria destacam-se pela capacidade de absorver rapidamente grandes quantidades de nutrientes dissolvidos orgânicos e inorgânicos. Neste trabalho objetivou-se avaliar a remoção de nutrientes da água de efluente de carcinicultura por macroalgas marinhas G. birdiae, a fim de fornecer informações para um possível cultivo integrado entre as espécies Litopenaeus vannamei e Gracilaria birdiae. Para isso, foram utilizados 25 recipientes onde foram distribuídos, aleatoriamente, 5 tratamentos com 5 repetições, contendo 5, 10, 15 e 20 g de algas em 3 L de água de efluente de carcinicultura e ainda um controle sem algas. Este procedimento foi realizado com iluminação constante e ainda com fotoperíodo de 12h de claro e escuro, sendo também verificado a resistência dos animais a situação de déficit de oxigênio e o aporte de nutrientes para a água de cultivo dos animais. Cada experimento durou duas semanas e os resultados mostraram que a alga G. birdiae tem capacidade de retirar da água do efluente da carcinicultura em um curto período de tempo e em quantidades satisfatórias amônia e fósforo e ainda manter, sob iluminação, concentrações suficientes de oxigênio na água.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-06-01T09:55:15Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2335941 bytes, checksum: 0811eebbff5e620a96857ef57f050c79 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-01T09:55:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2335941 bytes, checksum: 0811eebbff5e620a96857ef57f050c79 (MD5) Previous issue date: 2016-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente estudo teve como objetivo a avaliação do desempenho de sistemas híbridos na otimização do cultivo de biomassa e do tratamento de esgoto doméstico. Os sistemas híbridos se constituíram em lagoas de alta taxa (LATs) e reatores de crescimento de biofilme. Dois sistemas híbridos foram utilizados, sendo somente um com suplementação de COz no meio de cultivo da LAT. Um terceiro sistema composto por uma LAT convencional com adição de COz foi avaliado. No primeiro período de monitoramento foi realizada a suplementação de COz sintético em cilindro de gás com 99% de pureza, enquanto no segundo período, emissões atmosféricas provenientes da combustão da gasolina comum foram utilizadas, em substituição ao 002 sintético. Os resultados mostraram que as espécies Chlore/Ia vulgaris e Scenedesmus acutus foram predominantes em todos os sistemas de cultivos. O ambiente dos biofilmes favoreceu o desenvolvimento de diferentes microrganismos fitoplanctônicos daqueles observados nas LATs. As produtividades de clorofila a, nos dois períodos de monitoramento, foram entre 0,120 - 0,207; 0,106 - 0,132; 0,128 0,251 g.m'2.dia'1, respectivamente, para os sistemas híbridos com e sem adição de CO2 e para a LAT convencional com adição de 002. As eficiências de remoções médias de demanda química de oxigênio solúvel, carbono orgânico solúvel, nitrogênio amoniacal e fósforo solúvel em todas as LATs foram, respectivamente, na faixa de 9 - 46%; 21 - 58%, 67 - 84% e 20 - 30%. A concentração média da biomassa nos biofilmes foi entre 82 a 182 Kg.m'3, em base seca. A pesquisa mostrou que o sistema híbrido foi um eficiente sistema de cultivo algal, tratamento de esgoto doméstico, e colheita de biomassa de forma fácil e simples. / The present study aimed to evaluate the performance of hybrid systems in the optimization of cultivation of biomass and the treatment of domestic sewage. The hybrid systems constituted in high rate ponds (HRP) and biofilm growth reactors. Two hybrid systems were evaluated, with only one With COz supplementation. The third system was a HRP conventional with 002 addition. In the first monitoring period a synthetic COz supplementation was made in gas cylinder with 99% purity, while in the second period, atmospheric emissions from the combustion of gasoline were used, replacing the synthetic COz. The results showed that the species Ch/ore/Ia vulgaris and Scenedesmus acutus were predominant in all cultivation systems. The biofilm environment favored the development of different phytoplankton microorganisms those observed in HRP. The chlorophle-a productivity in the two monitoring periods were between 0,120 to 0,207; 0,106 to 0,132; 0,128 to 0,251 g.m'2.day'1, respectively, to hybrid systems with and without COz addition and conventional LAT with COz addition. Average soluble chemical oxygen demand, soluble organic carbon, ammonium nitrogen and soluble phosphorus in all systems were, respectively, 9 46%; 21 - 58%, 67 - 84% and 20 - 30%. Average concentration of biomass in biofilms was between 82-182 kg.m'3, dry weight. The research showed that the hybrid system was an efficient algal culture system, treatment of domestic sewage and easy and simple biomass harvest.

Microalgas são conhecidas como excelentes fontes de lipídeos, vitaminas e carotenoides. Contudo, os métodos de extração de compostos intracelulares tradicionais são dispendiosos e não têm se mostrado eficientes. Assim, o desenvolvimento de métodos de extração com maior rendimento e com a substituição de solventes tóxicos por solventes ambientalmente amigáveis se torna essencial para viabilizar a produção em grande escala de produtos derivados das microalgas. Este trabalho teve como objetivo principal avaliar a utilização de campo elétrico moderado (MEF) na extração de carotenoides e lipídeos a partir da microalga Chlorella sp.. Para tanto, foram estudadas diferentes tensões (0-180 V) numa etapa de pré-tratamento de extração. Além disso, o presente trabalho também avaliou a utilização de etanol como solvente de extração; foi avaliada uma concentração fixa de 25 % (v/v) durante a etapa de pré-tratamento em presença de campo elétrico moderado e diferentes concentrações de etanol numa etapa difusiva (25-75 %, v/v). Ainda, este trabalho avaliou a utilização do método sulfo-phospho-vanilina (SPV) como método de quantificação de lipídeos totais em microalgas. Os resultados mostraram que a extração de carotenoides teve influência significativa (p < 0,05) da aplicação de MEF e da concentração de etanol (%), sendo observado um efeito positivo e combinado de ambas as variáveis avaliadas. Esse resultado se deve, possivelmente, ao efeito que o MEF exerceu sobre os cloroplastos; acredita-se que a aplicação de campo elétrico promoveu a eletroporação reversível das membranas dos cloroplastos, favorecendo a extração de carotenoides. Em contrapartida, somente a concentração de etanol apresentou efeito significativo positivo na extração de lipídeos. Dessa forma, a permeabilização reversível da membrana celular não contribuiu para um aumento da extração de lipídeos. Vale enfatizar que, utilizando a tecnologia de MEF, um processo de baixa demanda energética, e etanol, um solvente ambientalmente amigável obteve-se uma extração de até 73 e 83 % de carotenoides e lipídeos, respectivamente. Ainda, o método SPV utilizado para quantificação de lipídeos totais em microalgas, se mostrou uma metodologia simples, rápida e adequada para quantificação de lipídeos em microalgas. / Microalgae are known as good sources of lipids, vitamins and carotenoids. The intracellular compounds extraction methods are time consuming and, in some cases, inefficients. Therefore, the development of new extraction methodologies is important to enable large scale extraction of compounds of interest derived from microalgae. The aim of the present work was to evaluate moderate electric field (MEF) application on lipid and carotenoid extraction from the microalgae Chlorella sp.. For this purpose, voltage was evaluated on a pre-treatment, varying from 0 to 180 V. Also, ethanol was evaluated as extraction solvent during the pre-treatment in the presence of MEF (25%, v/v) and during the diffusive step, at concentrations varying from 25 to 75 %, (v/v). Moreover, this work evaluated sulfo-phospho-vanillin method (SPV) as a total lipid quantification method in microalgae. The results showed that MEF and ethanol concentration significantly influenced (p < 0.05) carotenoid extraction, and a positive combined effect of both variables was observed. It is believed that, MEF promoted reversible electroporation of the cellular and chloroplast membranes. MEF possibly promoted an elongation on chloroplasts structure, which contributed to the increase on carotenoid extraction. On the other hand, only the ethanol concentration showed a positive effect on lipid extraction. In this case, the reversible electroporation on cellular membrane was not sufficient to increase lipid extraction. It is important to point out that the application of MEF and ethanol, an environmentally friendly solvent, promoted an extraction yield of up to 73 and 80 % of carotenoid and lipids, respectively. Also, SPV method showed to be an attractive fast lipid quantification method.

SANTOS, F. S. M. Simulação computacional de processos de redução das emissões de CO2 de termoelétricas através da biofixação por microalgas. 2014. 192 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Pesca) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-20T20:09:14Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2016-03-29T18:41:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-29T18:41:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) Previous issue date: 2014 / CO2 emissions released into the atmosphere by anthropogenic activity are considered the largest causative agent of climate change. Worldwide, power plants are the largest stationary sources of CO2 emissions. According to some forecasts, by 2100, the climatic effects can become irreversible with disastrous consequences for all ecosystems on the planet. Thus, it is essential to research ways of fixing CO2 by capture and storage through natural carbon recycling processes. The integration of CO2 emitting processes and processes using CO2 as a feedstock can be implemented within the principle of Industrial Ecology. According to this concept, the residue of an industry is used as raw material to another unit, so that the environmental impact of the expanded system is minimized. The aim of this study was to conduct a technical and economic evaluation of the potential for technological pathways for recycling CO2 in natural gas fired power plants by microalgae fixation. For this purpose, two routes of CO2 were analyzed each one in two different scenarios (R1C1 , R1C2 , R2C1 and R2C2). The first route is related to the context of power generation by NGCC technology or chemical production, while the second route aims at the production of bio-hydrogen. The evaluation was carried out by computer simulation using the chemical plants simulator AspenHysys. Route R1C1, studied the direct use of natural gas for the production of synthesis gas by steam reforming process. Route R1C2 analyzed the contribution of algal biomass through gasification process for generating synthesis gas to be used to increase the efficiency of power generation. The results obtained with the route R1C1 showed a positive technical evaluation, with yields around 80 %, but the unfavorable environmental aspect associated and a small additional power generation (3.8 %). The route presented R2C1 showed unsatisfactory yields (around 64 %) and an unfavorable environmental assessment . The route R2C2 showed satisfactory yields ( around 76 %), no CO2 emissions as well as generating a byproduct of great commercial interest, carbon. The prelimiar economic evaluation performed for this route was made taking into account three different scenarios: no recycling of UASB reactor effluents for the microalgae cultivation and the addition of carbon credits to revenue from the sale of products. The first two scenarios were shown to be economically unfavorable, but the third scenario showed the possibility of economic viability of the process, with a time of return to capital invested in around five years. It can be concluded that the process of biohydrogen production from renewable sources, according to the proposed route R2C2, by the use of microalgae as a mechanism biofixação CO2 emissions from gas-fired power plants may be technically and economically possible. Finally it can be seen that the Brazilian Northeast has suitable climatic conditions for the deployment of such technology. / O CO2 lançado na atmosfera pela atividade antropogênica é considerado o maior agente causador da mudança climática. No mundo todo, as usinas termoelétricas são as maiores fontes estacionárias de emissões de CO2. Segundo algumas previsões, até 2100, os efeitos climáticos podem se tornar irreversíveis com consequências desastrosas para todos os ecossistemas do planeta. Assim, é essencial a pesquisa de formas de fixação do CO2 através da captura e armazenamento ou por processos naturais de reciclagem de carbono. A integração entre processos emissores de CO2 e processos que utilizam o CO2 como matéria-prima pode ser implementada dentro do princípio da Ecologia Industrial. Segundo esse conceito, o resíduo de uma indústria é usado como matéria-prima de outra, de modo que o impacto ambiental do sistema ampliado seja reduzido ao mínimo. O objetivo do presente trabalho foi o de realizar uma avaliação técnico-econômica do potencial de rotas tecnológicas para reciclagem das emissões de CO2 em termoelétricas a gás natural pelo uso de microalgas. Para essa finalidade foram selecionadas duas rotas de reciclagem de CO2, analisadas cada uma, em dois cenários alternativos (R1C1, R1C2, R2C1 e R2C2). A primeira rota está inserida no contexto da geração de energia ou produtos químicos pela tecnologia NGCC, enquanto que a segunda rota visa a produção do biohidrogênio. A avaliação foi levada a efeito através da simulação computacional utilizando o simulador de plantas químicas AspenHysys. Na rota 1, o cenário 1 estudou a utilização direta do gás natural para a produção do gás de síntese pelo processo de reforma a vapor. O cenário 2 analisou a contribuição da biomassa algal, através do processo de gaseificação, para a geração de gás de síntese, a ser utilizado para aumentar a eficiência de geração de energia. Os resultados obtidos com a rota R1C1 revelaram uma avaliação técnica positiva, com rendimentos em torno de 80%, mas o aspecto ambiental desfavorável, associada a uma pequena geração adicional de energia (3,8%). A rota R2C1 apresentou rendimentos de processo insatisfatórios (em torno de 64%) e uma avaliação ambiental desfavorável. A rota R2C2 apresentou rendimentos satisfatórios (em torno de 76%), nenhuma emissão de CO2 além da geração de um subproduto de grande interesse comercial, o carbono. A avaliação econômica preliminar realizada para essa rota foi feita levando-se em conta três diferentes cenários: reciclagem ou não dos efluentes do reator UASB para o cultivo de microalgas (dois primeiros cenários) e acréscimo de créditos de carbono à receita proveniente da venda dos produtos (terceiro cenário). Os dois primeiros cenários mostraram-se economicamente desfavoráveis, porém o terceiro cenário demonstrou a possibilidade de viabilidade econômica do processo, com um tempo de retorno do capital investido em torno de cinco anos. Pode-se concluir do trabalho realizado que a produção de biohidrogênio a partir de fontes renováveis, segundo a rota R2C2 proposta, pode ser viabilizada pela utilização das microalgas como mecanismo de biofixação das emissões de CO2 de termoelétricas. Finalmente pode-se constatar que o Nordeste brasileiro dispõe de condições climáticas adequadas para a implantação desse tipo de tecnologia.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017 / Made available in DSpace on 2017-09-05T04:04:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347267.pdf: 3144062 bytes, checksum: 334780a15fcef1f70f18c0ee82c7f94e (MD5) Previous issue date: 2017 / Abstract: Microalgae have emerged as a source of a wide range of compounds, which enable the development of a variety of products for pharmaceutical, nutraceutical and cosmetic industries. The extraction of these natural compounds is essential for the commercialization of these high value compounds (HVPs) from microalgae. The success of the extraction depends on the affinity of the compounds with the solvent used in the process that should be suitable for the extraction of value compounds. In this context, this thesis is addressed to the extraction of compounds from the biomass from three marine microalgae species (Phaeodactylum tricornutum, Nannochloropsis oculata and Porphyridium cruentum), using subcritical n-butane for the obtainment of the crude extracts. In order to compare and evaluate the affinity of n- butane with the extracted compounds, were also applied to each microalgae biomass, organic solvent extraction through Soxhlet method (AOAC 963.15) and supercritical extraction using CO2 (SC-CO2) as solvent. For the obtainment of the biomass needed for the extraction experiments, the microalgae cultivation and the steps of harvesting, washing and drying of biomass were performed. With the obtainment of the dry biomass, the chemical composition was determined (moisture, ashes, proteins, carbohydrates, lipids and fatty acids profile) for each species. The proposed extraction methods were applied to the three different microalgae biomass, and the fatty acids composition of the extracts obtained by each method were compared. The same extracts obtained by SC-CO2 and subcritical n-butane were evaluated regarding to their antioxidant activities using DPPH radical scavenging assay. The total carotenoids content was also quantified by UV-visible (UV-vis) and the results correlated. Furthermore, a case study was developed for the harvesting step at pilot scale, using the protozoan Tetrahymena as flocculant agent in microalgal cultures of Chlorella sorokiniana 8-C4 (australian local strain). From the results obtained from the chemical composition of each microalgae cultivated for the extraction experiments, these species were suggested for the enhancement of food products considering their respective nutritional benefits. Comparing the extraction methods used, subcritical n-butane extracted higher percentages of polyunsaturated fatty acids (?3 and ?6) than supercritical CO2, and in some cases reached higher affinity with these compounds than the organic solvent, showing it to be a suitable method for the extraction of high value fatty acids (i.e. eicosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, arachidonic acid). The extracts obtained by CO2 and n-butane as solvents presented antioxidant activity values against the radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), where the subcritical n-butane extract of P. cruentum presented the highest capacity to scavenge DPPH, showing value close to the synthetic antioxidant butylated hydroxytoluene (BHT). Moreover, the correlation between the antioxidant activity results and carotenoids content was considered significant (R2=0.8021) between the obtained extracts, independent of the method used. In the case study about the application of the protozoan Tetrahymena as bioflocculant in microalgal cultures of C. sorokiniana, was possible to obtain an OD750 concentration profile along the flocculator developed for the assays. From the verified OD750 profile a gradient of suspended solids (algal cells) was demonstrated along the cylinder, however the expected efficiency was not achieved, suggesting the performance of more experimentation towards the optimization of this biomass pre-concentration process, which is still in early stages of research.<br> / Resumo expandido: As microalgas têm emergido como fonte de vasta gama de compostos que possibilitam o desenvolvimento de grande variedade de produtos, desde biocombustíveis até produtos de alto valor agregado. A extração de compostos da biomassa é uma etapa essencial para a comercialização de produtos a partir das microalgas, e seu sucesso depende da afinidade dos compostos em questão com o solvente utilizado no processo. Neste contexto, a presente tese trata da extração de compostos da biomassa de três espécies de microalgas marinhas (Phaeodactylum tricornutum, Nannochloropsis oculata e Porphyridium cruentum) utilizando n-butano subcrítico como solvente na obtenção dos extratos brutos. Com o intuito de comparar e avaliar a afinidade do n-butano com os compostos extraídos, também foram aplicados à biomassa de cada espécie, extração com solvente orgânico através do método de Soxhlet (AOAC 963.15) e extração supercrítica utilizando CO2 (SC-CO2). Para a obtenção da biomassa necessária para os experimentos de extração, foram desenvolvidos os cultivos das microalgas e as etapas de separação, lavagem e secagem da biomassa. Com a obtenção da biomassa seca, foi determinada a composição química (umidade, cinzas, proteínas, carboidratos, lipídios e perfil de ácidos graxos) de cada espécie. Foram aplicados os três diferentes métodos de extração propostos, onde foi comparada a composição de ácidos graxos dos extratos obtidos por cada método de extração das três espécies produzidas. Os mesmos extratos obtidos via SC-CO2 e n-butano subcrítico foram avaliados quanto as suas atividades antioxidantes utilizando o radical 2,2-difenil-1- picrilhidrazil (DPPH) como método de determinação. Os resultados de atividade antioxidante foram correlacionados com os valores conteúdos de carotenóides totais, quantificados por UV-visível (UV-vis). Além disso, foi desenvolvido um estudo de caso em escala piloto para a etapa de separação da biomassa, onde foi utilizado o protozoário Tetrahymena como agente floculador em culturas da microalga Chlorella sorokiniana 8-C4 (espécie local australiana). A partir dos resultados sobre a composição química da biomassa de cada microalga produzida para os experimentos de extração, espécies foram sugeridas para o enriquecimento de alimentos considerando seus respectivos benefícios nutricionais. Comparando-se os métodos de extração utilizados, n- butano subcrítico extraiu as maiores porcentagens de ácidos graxos poli- insaturados (?3 e ?6) do que CO2 supercrítico e em alguns casos obteve maior afinidade com estes compostos do que o solvente orgânico, mostrando-se um método adequado para a extração de ácidos graxos de alto valor agregado (ácido eicosapentaenóico, ácido docosahexaenóico, ácido araquidônico, por exemplo). Os extratos obtidos através de SC- CO2 e n-butano apresentaram diferentes níveis de atividade antioxidante frente ao radical DPPH, onde o extrato obtido da microalga P. cruentum utilizando n-butano como solvente apresentou a maior capacidade de sequestro do radical DPPH, apresentando valor mais próximo ao antioxidante sintético hidroxitolueno butilato (BHT). Ainda, a correlação entre os resultados de atividade antioxidante e conteúdo de carotenóides foi considerada significante (R2 = 0.8021) entre os extratos obtidos, independentemente do método utilizado. No estudo de caso da aplicação do protozoário Tetrahymena como biofloculante em culturas da microalga C. sorokiniana, foi possível a obtenção de um perfil de concentração de OD750, ao longo do floculador desenvolvido para os testes. A partir do perfil de OD750 constatado foi demostrado um gradiente de sólidos suspensos (células algais) ao longo do cilindro, no entanto a eficiência esperada no processo não foi atingida, o que sugere a realização de mais experimentações na busca da otimização deste processo de pré-concentração da biomassa, que ainda se encontra em estágio inicial de pesquisa.

Os efluentes líquidos de curtumes apresentam altas cargas orgânicas e de poluentes que devem ser tratados corretamente para atingir os padrões legais para seu descarte, evitando a eutrofização de corpos hídricos e poluição das águas. O acabamento do couro é o estágio final da produção, onde o couro recebe as características desejadas de acordo com os produtos e artigos que serão produzidos. Os efluentes das etapas de processamento para acabamento do couro são responsáveis por conterem poluentes químicos devido ao uso de corantes, surfactantes, metais tóxicos, agentes emulsificantes, recurtentes, óleos, pigmentos, resinas, entre outros produtos químicos adicionados. As microalgas têm sido alvo de vários estudos no âmbito de tratamento de efluentes, devido à sua capacidade de remover diversos nutrientes, matéria orgânica do meio e por serem formas mais limpas e econômicas de tratar os poluentes. Diante disto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o emprego de um consórcio de microalgas para tratamento de efluentes de um curtume e analisar a capacidade de remoção de poluentes que são nutrientes para estes microrganismos. Os efluentes foram caracterizados ao longo dos ensaios com o consórcio de microalgas por meio de Nitrogênio Total (NT), Amônia (NH3), Fósforo (P-PO4), Carbono total (CT), Carbono Orgânico Total (COT), Carbono inorgânico (CI), DQO e Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) e foi acompanhado o crescimento das microalgas. Para os experimentos foram coletados efluentes em três estágios distintos em uma estação de tratamento: efluente bruto (B), efluente após tratamento primário de coagulação/floculação (P) e efluente após ao tratamento biológico secundário (S). Os resultados com concentração de efluente de 50%, diluídos em água destilada (A), após 16 dias de cultivo, mostraram que houve crescimento do consórcio nos três efluentes com um crescimento máximo de 1,77 g L-1 no efluente Bruto (50B50A). Na sequência, foi testado o cultivo em efluente bruto (100B) e em efluentes compostos nas seguintes proporções: 50% efluente bruto + 50% efluente após tratamento biológico (50B50S) e 25% efluente bruto + 75% efluente após tratamento biológico (25B75S). Foi possível cultivar o consórcio no efluente bruto sem diluição, entretanto os resultados foram ruins, pois o mesmo apresentou baixo crescimento e, consequentemente, baixos níveis de remoção de nutrientes. Com o efluente composto 25B75S percebeu-se morte rápida das microalgas, uma vez que o efluente apresentava baixas concentrações de nutrientes. Em contrapartida, no efluente 50B50S foram atingidos valores efetivos de crescimento e remoção de nutrientes. Em cultivos fotoautotrófico, mixotrófico e heterotrófico de efluente composto 50B50S e de 75% efluente bruto + 25% efluente após tratamento biológico (75B25S), os melhores resultados foram atingidos no efluente 75B25S no cultivo fotoautotrófico, crescendo até 1,42 g L-1 e atingindo valores de remoção de NNH3, Nitrogênio Total (NT), DQO, carbono orgânico total (TOC) e demanda biológica de oxigênio (DBO5), de 99,90%, 74,89%, 56,70%, 58,18% e 20,68%, respectivamente. Ao obter a microalga isolada Tetraselmis sp. predominante no consórcio foi analisado os parâmetros anteriores em cultivo fotoautotrófico, além disso foi verificada a quantidade de lipídio presente na biomassa. A microalga Tetraselmis sp. apresentou um crescimento notório no cultivo fotoautotrófico com remoções eficientes dos parâmetros e 5,0% de lipídio no peso seco. / Liquid effluents from tanneries present high organic and pollutant loads and must be treated correctly to meet the legal standards for effluent disposal and to avoid eutrophication of water bodies and water pollution. The leather finish is the final stage of production, where the leather receives the desired characteristics according to leather goods and articles. The effluents from the processing steps for leather finishing are responsible for containing chemical pollutants due to the use of dyes, surfactants, toxic metals, emulsifying agents, retanning agents, oils, pigments, resins, among other chemicals added. Microalgae have been the subject of several studies in the field of effluent treatment due to their ability to remove various nutrients, organic matter from the environment and to be cleaner and more economical ways to treat pollutants. In this work, the growth of a microalgae consortium for the treatment of effluents from a tannery was analyzed and the capacity of removal of Total Nitrogen (NT), Ammonia (NH3), Phosphorus (P-PO4), Total Carbon ), Total Organic Carbon (COD), COD and Biological Oxygen Demand (DBO), as well as the growth of microalgae biomass in these effluents. The effluents were characterized before and after the trials with the microalgae consortium. Effluents were collected in three distinct stages at a treatment plant: crude effluent (B), effluent after primary coagulation / flocculation (P) treatment and effluent after secondary biological treatment (S). The results with 50% effluent concentration, diluted in distilled water (A) after 16 days of cultivation, showed that there was a consortium growth in the three effluents with a maximum growth of 1.77 g L-1 in the crude effluent (50P50A). (50B50S) and 25% crude effluent + 75% effluent after biological treatment (25B75S) were tested in the following proportions: 50% crude effluent + 50% effluent after biological treatment (50B50S). It was not possible to cultivate the consortium in pure crude effluent, since it presented low growth and, consequently, low levels of nutrient removal. With the compound effluent 25B75S it was observed rapid death of the microalgae, since the effluent presented low concentrations of nutrients. On the other hand, in the effluent 50B50S, effective values of growth and nutrient removal were achieved. In photoautotrophic, mixotrophic and heterotrophic cultures of 50B50S effluent and 75% crude effluent + 25% effluent after biological treatment (75B25S), the best results were reached in the effluent 75B25S in photoautotrophic cultivation, growing up to 1.42 g L-1 and reaching values of removal of N-NH3, total nitrogen (NT), (DQO), total organic carbon (COT) and biological oxygen demand (DBO), of 99.90%, 74.89%, 56.70%, 58.18% and 20.68%, respectively. By obtaining the isolated microalgae Tetraselmis sp., predominant in the consortium and analyzed and the previous parameters in photoautotrophic cultivation, in addition to being verified the amount of lipid present in the biomass. The microalgae Tetraselmis sp. showed a notable growth in photoautotrophic cultivation with efficient removal of the parameters and 5.0% of lipid in dry weight.

A vinhaça é o resíduo mais abundante gerado no processo de produção de etanol, sendo que a cada litro de etanol são gerados de 10 a 18 litros de vinhaça. Sua disposição é tema de grande preocupação, por sua elevada carga de matéria orgânica e o pH ácido. Embora seja um resíduo poluente, contém macronutrientes que podem ser usados para o cultivo de micro-organismos úteis aos seres humanos como é o caso apresentado neste trabalho, onde a vinhaça foi utilizada para cultivo da microalga Scenedesmus sp. As microalgas são apontadas como uma alternativa promissora para substituição dos combustíveis fósseis. Entretanto, seu custo ainda é elevado devido a vários fatores, dentre os quais os nutrientes que devem ser fornecidos para crescimento. Assim, o uso de rejeitos como fonte de nutrientes pode auxiliar a reduzir este balanço desfavorável. Este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade técnica de produção da Scenedesmus sp. para tratar vinhaça de etanol de cana de açúcar. Inicialmente, testou-se a viabilidade de crescimento da microalga nesses meios. Uma vez corroborado que é possível seu crescimento, foram realizados planejamentos experimentais que avaliaram os fatores que influenciam no crescimento. O planejamento fatorial demonstrou que é possível cultivar microalgas em concentrações de até 40% de vinhaça. O planejamento composto central rotacional demonstrou o seguinte: a intensidade luminosa e a porcentagem de vinhaça influenciam na quantidade de biomassa a ser produzida, e a temperatura, entre 20 e 35°C, não tem um efeito significativo quando se trabalha com porcentagens menores que 40% de vinhaça. Foram analisados parâmetros como o DBO, conteúdo de nitrogênio e fósforo, que demonstraram que fotobiorreatores com até 32% geram vinhaça tratada com valores de DBO menores que 106 mg/L, conseguindo remover até 96% de nitrogênio e 99,9% de fósforo. Como dado adicional se avaliou os métodos de espectrofotometria e espectroscopia de fluorescência, que se mostraram métodos adequados para acompanhar o crescimento microalgal em fotobiorreatores. / Vinasse is one of the most polluting wastes generated in the process of ethanol production,with each liter of ethanol are generated between 10 to 18 liters os vinasse. Its suitable disposal is an issue of great concern due to its high load of organic matter and acidity. Although this is a polluting waste, contains nutrients which can be used for cultivation of micro-organisms that may be useful to humans as is the case presented in this work, where vinasse was used for cultivation of the microalgae Scenedesmus sp. Microalgae are currently reported in the literature as a promising alternative to replace fossil fuels. However, its cost is still high due to several factors, such as the nutrients that must be supplied for growth. Thus, the use of waste as a source of nutrients may assist in reducing this unfavorable balance. This study aimed to evaluate the technical feasibility of production of microalgae Scenedesmus sp. to treat ethanol stillage. First, cultivations with different percentages of vinasse were done aiming to verify wether they are able to grow in medium supplemented with vinasse. The factorial design has shown that it is possible to cultivate microalgae at concentrations up to 40% of vinasse in the culture medium. The central composite design showed that light intensity and percentage of vinasse influence the amount of biomass to be produced. Additionally, the temperature between 20 and 35°C has not a significant effect when working with percentages smaller than 40% of vinasse. The analyzed parameters were BOD, nitrogen and phosphorus content demonstrated that photobioreactors with up to 32% vinasse generate vinasse treated with BOD values lower than 106 mg/L achieving a remotion of 96% nitrogen and 99.9% phosphorus. Finally, it was also shown that spectrophotometry and 2D fluorescence spectroscopy are suitable methods for monitoring the microalgae growth.

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