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.

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.

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.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:32:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4940.pdf: 1724181 bytes, checksum: edce5d0a5db2ddb6103377e2a01b20fd (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / Universidade Federal de Sao Carlos / The chemical compounds called triacylglycerides (TAGs) have been the main source for biodiesel. The isolation of high lipid yield microalgae is important for the success of algae biomass production for biodiesel and, therefore, a search not only for organisms that fulfill such profile, but also for techniques effective in rapid lipid detection is fundamental. A number of methodologies on the characterization of microalgae lipid production, such as FTIR and RMN spectroscopy and spectrofluorimetry using the Nile Red dye are presented in this study. The Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) technique have been largely used in biological system studies due to its rapid analysis, no pretreatment data gathering and easy biochemical characterization of intact cells. This study proposes a technical optimization of the FTIR technique for microalgae usage purposes as a practical approach for concomitantly prospecting large amounts of microalgae species with focus on biodiesel production. The Red Nile fluorescence has been successfully applied in microalgae lipid determination. In this research, the lipid (neutral) amount was determined by fluorescence in 430-570nm and a linear correlation established with the data gathered through gravimetry. After prospecting a number of species from the laboratory s stock cultures, the freshwater microalgae Scenedesmus sp (Clone MJ13) has been selected for study under traditional growth practices and under conditions of different nitrogen and phosphorus concentrations. The results showed a fast metabolic answer of Scenedesmus sp to the nutritional availability and the efficiency of the FTIR spectroscopy as a fast and reliable method for the determination of lipid production in a prospecting process. / A principal fonte para o biodiesel tem sido os compostos químicos denominados triacilglicerídeos (TAGs). O Isolamento de microalgas com alto rendimento lipídico é a chave para o sucesso da produção de biodiesel a partir de biomassa algal. Desta forma fazse necessário uma busca não somente por organismos que atendam tal exigência, mas também por técnicas eficazes que nos auxiliem na investigação destes. No presente estudo foram apresentadas algumas metodologias úteis na caracterização da produção de lipídeos por microalgas, tais como as espectroscopias de FTIR e RMN e a espectrofluorimetria com o corante Vermelho do Nilo. A técnica de espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) vem sendo muito utilizada nos estudos de sistemas biológicos, devido a sua rapidez de análise, obtenção de dados sem tratamento prévio e facilidade na caracterização bioquímica de células intactas. Foi proposto neste trabalho, uma otimização da técnica de FTIR para utilização em microalgas, como um método prático de prospectar concomitantemente uma grande quantidade de espécies de microalgas com finalidade de produção de biodiesel. A fluorescência por vermelho do Nilo tem sido aplicada com sucesso na determinação de lipídeos em microalgas. Desta forma a quantidade de lipídeos (neutros) foi determinada pela fluorescência em 430-570nm, e feita uma correlação linear com os dados obtidos por gravimetria. Após prospecção de várias espécies do banco de culturas do laboratório, foi selecionada a microalga de água doce Scenedesmus sp (Clone MJ13) para um estudo de caso em condições normais de cultivo e sob condições de diferentes concentrações de nitrogênio e fósforo. Os resultados demonstraram uma rápida resposta metabólica da Scenedesmus sp às mudanças na disponibilidade de nutrientes e indicam a eficiência da espectroscopia de FTIR como um método confiável e rápido para a determinação de produção lipídica em um processo de prospecção.

Com as descobertas das inúmeras aplicações potenciais da biomassa de microalgas é necessário o desenvolvimento de ferramentas que visem auxiliar o aumento da produtividade dos cultivos. A espectrometria por infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) é uma técnica versátil e rápida utilizada na identificação, caracterização e quantificação de diversos compostos moleculares. Sua aplicação está definida de acordo com a região espectral a ser analisada. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia que torne possível a utilização da espectroscopia FTIR na região do infravermelho médio (MIR) para quantificar os teores de lipídeos, proteínas, carboidratos e células de Scenedesmus sp. Para tanto, a biomassa de Scenedesmus sp. foi analisada diariamente por métodos tradicionais e através do espectro FTIR. Posteriormente os dados foram correlacionados com as bandas de absorção características de cada composto. O modelo gerado para lipídeos na região entre 3000-2800 cm-1 obteve o maior coeficiente de correlação (R2) de 0,8265. Para os carboidratos, a banda de absorção que melhor representou as ligações características foi entre 1200-950cm-1, com R2=0,8023. Já para proteínas, a escolha do método tradicional não mostrou boa relação com os resultados do FTIR. Quando a concentração celular foi correlacionada com a área total foi obtido R2=0,7900. Por fim, realizaram-se experimentos para validar os modelos preditos, obtendo bons resultados para a quantificação de lipídeos e carboidratos. O FTIR mostra ser uma ferramenta eficiente para estimar os conteúdos de lipídeos e carboidratos de Scenedesmus sp. Além disso, o FTIR permite análise simultânea de múltiplos metabolitos que permitirá o monitoramento mais detalhado do cultivo em um tempo de análise muito mais curto e com alta reprodutibilidade dos resultados. / With the discoveries of the numerous potential applications of microalgal biomass, it is necessary to develop tools to help increase the productivity of cultivation. Infrared spectrometry with Fourier transform (FTIR) is a versatile and fast technique used in the identification, characterization and quantification of several molecular compounds. Its application is defined according to the spectral region to be analyzed. The objective of this work is to develop a methodology that makes possible the use of FTIR spectroscopy in the medium infrared region (MIR) to quantify lipid, protein, carbohydrate and cells contents of Scenedesmus sp. For this, the Scenedesmus sp. biomass was analyzed daily by traditional methods and through the FTIR spectrum. Subsequently the data were correlated with the absorption bands characteristic of each compound. The model generated for lipids in the region between 3000-2800 cm-1 obtained the highest coefficient of correlation (R2) of 0.8265. For carbohydrates, the absorption band that best represented the characteristic bonds was between 1200-950cm-1, with R2=0.8023. For proteins, the choice of the traditional method did not show a good relation with the FTIR results. When the cell concentration was correlated whit the total area an R2=0.7900. Finally, experiments were carried out to validate the predicted models, obtaining good results for the quantification of lipids and carbohydrates. The FTIR shows to be an efficient tool to estimate lipid and carbohydrate contents of Scenedesmus sp. In addition, the FTIR allows simultaneous analysis of multiple metabolites that will enable more detailed monitoring of the cultivation in a much shorter analysis time and with high reproducibility of the results.

Com as descobertas das inúmeras aplicações potenciais da biomassa de microalgas é necessário o desenvolvimento de ferramentas que visem auxiliar o aumento da produtividade dos cultivos. A espectrometria por infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) é uma técnica versátil e rápida utilizada na identificação, caracterização e quantificação de diversos compostos moleculares. Sua aplicação está definida de acordo com a região espectral a ser analisada. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia que torne possível a utilização da espectroscopia FTIR na região do infravermelho médio (MIR) para quantificar os teores de lipídeos, proteínas, carboidratos e células de Scenedesmus sp. Para tanto, a biomassa de Scenedesmus sp. foi analisada diariamente por métodos tradicionais e através do espectro FTIR. Posteriormente os dados foram correlacionados com as bandas de absorção características de cada composto. O modelo gerado para lipídeos na região entre 3000-2800 cm-1 obteve o maior coeficiente de correlação (R2) de 0,8265. Para os carboidratos, a banda de absorção que melhor representou as ligações características foi entre 1200-950cm-1, com R2=0,8023. Já para proteínas, a escolha do método tradicional não mostrou boa relação com os resultados do FTIR. Quando a concentração celular foi correlacionada com a área total foi obtido R2=0,7900. Por fim, realizaram-se experimentos para validar os modelos preditos, obtendo bons resultados para a quantificação de lipídeos e carboidratos. O FTIR mostra ser uma ferramenta eficiente para estimar os conteúdos de lipídeos e carboidratos de Scenedesmus sp. Além disso, o FTIR permite análise simultânea de múltiplos metabolitos que permitirá o monitoramento mais detalhado do cultivo em um tempo de análise muito mais curto e com alta reprodutibilidade dos resultados. / With the discoveries of the numerous potential applications of microalgal biomass, it is necessary to develop tools to help increase the productivity of cultivation. Infrared spectrometry with Fourier transform (FTIR) is a versatile and fast technique used in the identification, characterization and quantification of several molecular compounds. Its application is defined according to the spectral region to be analyzed. The objective of this work is to develop a methodology that makes possible the use of FTIR spectroscopy in the medium infrared region (MIR) to quantify lipid, protein, carbohydrate and cells contents of Scenedesmus sp. For this, the Scenedesmus sp. biomass was analyzed daily by traditional methods and through the FTIR spectrum. Subsequently the data were correlated with the absorption bands characteristic of each compound. The model generated for lipids in the region between 3000-2800 cm-1 obtained the highest coefficient of correlation (R2) of 0.8265. For carbohydrates, the absorption band that best represented the characteristic bonds was between 1200-950cm-1, with R2=0.8023. For proteins, the choice of the traditional method did not show a good relation with the FTIR results. When the cell concentration was correlated whit the total area an R2=0.7900. Finally, experiments were carried out to validate the predicted models, obtaining good results for the quantification of lipids and carbohydrates. The FTIR shows to be an efficient tool to estimate lipid and carbohydrate contents of Scenedesmus sp. In addition, the FTIR allows simultaneous analysis of multiple metabolites that will enable more detailed monitoring of the cultivation in a much shorter analysis time and with high reproducibility of the results.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-09T20:25:06Z No. of bitstreams: 1 BRUNA DA SILVEIRA GUIMARÃES - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 3845611 bytes, checksum: 4e146e7310b6d3800c9b8ead6562e7a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-09T20:25:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRUNA DA SILVEIRA GUIMARÃES - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 3845611 bytes, checksum: 4e146e7310b6d3800c9b8ead6562e7a6 (MD5) Previous issue date: 2016-04-15 / Capes / As microalgas são microrganismos unicelulares que podem crescer tanto em água doce como salgada. São clorofilados e estão em praticamente todos os tipos de água do planeta. Seu cultivo vem cada vez mais despertando o interesse, já que a aplicabilidade vem sendo observada em vários segmentos tais como no tratamento de água, nutrição e na geração de energia. A microalga Scenedesmus sp., é clorofilada, unicelular e uninucleada e pertencem à família Scenedesmaceae, gênero Scenedesmus. Tal microalga é mais comum em água doce, podendo ser encontrada com menor freqüência em águas salobras, com salinidade entre 0,05 e 3% de sais (500 a 30000 ppm). Possuem forma elipsoidal, colônias lineares e agrupadas em números de 4, 8, 16 ou 32. Este trabalho teve como objetivo o estudo da cinética de crescimento da microalga Scenedesmus sp. em meios salobros, através produção de dois meios de cultivo sintéticos com adição dos sais NaCl e MgCl2, visando a possibilidade de posteriores aproveitamentos de águas salobras para a produção de microalgas. Foi verificado se a presença dos sais tem influência no crescimento de tais microrganismos. Analisando as curvas de crescimento microbiano da microalga Scenedesmus sp., observou-se que nos meios contendo o cloreto de magnésio a fase Lag ou de latência praticamente não ocorreu, com exceção do meio com concentração de 8000 mg.L-1, indicando que a microalga demorou menos tempo para se adaptar ao meio com adição de MgCl2, se comparado com os meios contendo NaCl. Constatou-se também que a influência do íon cloreto no crescimento da microalga foi diminuída devido à presença dos íons sódio e magnésio, que são nutrientes importantes no metabolismo celular. Analisando os parâmetros cinéticos calculados (velocidade máxima de crescimento, produtividade em biomassa e tempo de geração), observou-se que os melhores resultados foram obtidos nos meios contendo cloreto de magnésio, indicando uma melhor cinética de crescimento nestes meios, se comparado com os que continham NaCl. Isto ocorreu devido ao fato de que o Mg é classificado como um macronutriente ou nutriente essencial, importante para o metabolismo celular da microalga e o sódio um micronutriente (necessário em menores quantidades), sendo mais observada a influência daquele íon no crescimento da microalga do que dos íons de sódio. Baseado nos resultados cinéticos obtidos, constatou-se a possibilidade de crescimento da microalga Scenedesmus sp. em meios salobros. / Microalgae are unicellular microorganisms that can grow in both freshwater and saltwater. They are chlorophyll and are practically in all kinds of water on the planet. Its cultivation is increasingly attracting interest since the applicability has been observed in several segments, such as in the treatment of water, nutrition and energy generation. The microalgae Scenedesmus sp. is chlorophyllated, unicellular and uninucleate and belongs to Scenedesmaceae family, genus Scenedesmus. This microalgae is more common in fresh water and can be found less frequently in brackish water with salinity between 0.05 and 3% salts (500-30000 ppm). It has ellipsoidal shape, linear colonies and grouped in numbers 4, 8, 16 or 32. This study aimed growth kinetics study of microalgae Scenedesmus sp. in brackish means, by producing two synthetic culture media with the addition of NaCl and MgCl2 salts, with a view to possible subsequent utilizations of brackish water for the production of microalgae. It has been found that the presence of salts influences the growth of such microorganisms. Analyzing the microbial growth curves of the microalgae Scenedesmus sp., it was noted that, in the means containing magnesium chloride, the Lag phase or latency hardly occurred, with the exception of media with concentration of 8000 mg.L-1, indicating that the microalgae took less time to adapt to the medium with addition of MgCl2, compared with media containing NaCl. It was also found that the influence of chloride ion in the growth of microalgae was decreased due to the presence of sodium and magnesium ions, nutrients that are important in cellular metabolism. By analyzing the calculated kinetic parameters (maximum growth rate, productivity of biomass and generation time), it was observed that the best results were obtained in media containing magnesium chloride, indicating a better growth kinetics in these media compared to those containing NaCl. This was due to the fact that Mg is classified as a macronutrient or essential nutrient, important for cell metabolism of microalgae, and sodium is classified as a micronutrient (required in smaller amounts). The influence of that ion (Mg) in microalgae growing has been more observed than sodium ions influence. Based on the kinetic results, the possibility of the microalga Scenedesmus sp growth. in brackish means has been verified.

Com as descobertas das inúmeras aplicações potenciais da biomassa de microalgas é necessário o desenvolvimento de ferramentas que visem auxiliar o aumento da produtividade dos cultivos. A espectrometria por infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) é uma técnica versátil e rápida utilizada na identificação, caracterização e quantificação de diversos compostos moleculares. Sua aplicação está definida de acordo com a região espectral a ser analisada. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia que torne possível a utilização da espectroscopia FTIR na região do infravermelho médio (MIR) para quantificar os teores de lipídeos, proteínas, carboidratos e células de Scenedesmus sp. Para tanto, a biomassa de Scenedesmus sp. foi analisada diariamente por métodos tradicionais e através do espectro FTIR. Posteriormente os dados foram correlacionados com as bandas de absorção características de cada composto. O modelo gerado para lipídeos na região entre 3000-2800 cm-1 obteve o maior coeficiente de correlação (R2) de 0,8265. Para os carboidratos, a banda de absorção que melhor representou as ligações características foi entre 1200-950cm-1, com R2=0,8023. Já para proteínas, a escolha do método tradicional não mostrou boa relação com os resultados do FTIR. Quando a concentração celular foi correlacionada com a área total foi obtido R2=0,7900. Por fim, realizaram-se experimentos para validar os modelos preditos, obtendo bons resultados para a quantificação de lipídeos e carboidratos. O FTIR mostra ser uma ferramenta eficiente para estimar os conteúdos de lipídeos e carboidratos de Scenedesmus sp. Além disso, o FTIR permite análise simultânea de múltiplos metabolitos que permitirá o monitoramento mais detalhado do cultivo em um tempo de análise muito mais curto e com alta reprodutibilidade dos resultados. / With the discoveries of the numerous potential applications of microalgal biomass, it is necessary to develop tools to help increase the productivity of cultivation. Infrared spectrometry with Fourier transform (FTIR) is a versatile and fast technique used in the identification, characterization and quantification of several molecular compounds. Its application is defined according to the spectral region to be analyzed. The objective of this work is to develop a methodology that makes possible the use of FTIR spectroscopy in the medium infrared region (MIR) to quantify lipid, protein, carbohydrate and cells contents of Scenedesmus sp. For this, the Scenedesmus sp. biomass was analyzed daily by traditional methods and through the FTIR spectrum. Subsequently the data were correlated with the absorption bands characteristic of each compound. The model generated for lipids in the region between 3000-2800 cm-1 obtained the highest coefficient of correlation (R2) of 0.8265. For carbohydrates, the absorption band that best represented the characteristic bonds was between 1200-950cm-1, with R2=0.8023. For proteins, the choice of the traditional method did not show a good relation with the FTIR results. When the cell concentration was correlated whit the total area an R2=0.7900. Finally, experiments were carried out to validate the predicted models, obtaining good results for the quantification of lipids and carbohydrates. The FTIR shows to be an efficient tool to estimate lipid and carbohydrate contents of Scenedesmus sp. In addition, the FTIR allows simultaneous analysis of multiple metabolites that will enable more detailed monitoring of the cultivation in a much shorter analysis time and with high reproducibility of the results.

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Made available in DSpace on 2017-07-10T18:13:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daiany Crystina Macagnan.pdf: 533832 bytes, checksum: 1ef92ef1a169ce21091effcd15916599 (MD5) Previous issue date: 2011-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The wastewater is generated daily in all the activities that need water in their process, whether health activities for residential and commercial or manufacturing processes of enterprises. This study evaluated the efficiency of the microalgae Scenedesmus in nitrogen and phosphorus removing from brewery wastewater. Two experiments were conducted at different times in three replicates of each one packaged in boxes of fiberglass 100L. Each treatment was made for a completely randomized design with three different concentrations of wastewater. The collect of wastewater was made at different times. The medium was constituted of 80L of wastewater and five liters of inoculated culture of microalgae Scenedesmus sp. We evaluated the growth curve, phosphate and nitrogen compounds removal, the correlation between the removal of compounds with algal growth, yield and protein biomass. Higher algal density was observed in the treatment 6 (T6) medium with 776 x 104 cells / mL and all treatments had high coefficients of determination (R2) ranging from 0.87 to 0.99 in T4 at T6. In the experiment 1 the removal of the compounds in the treatments occurred in 17 days. In experiment 2 the nitrate removed in 17 days in all treatments and orthophosphate and phosphorus removal occurred between nine to 24 days. Generally, the correlations ranged from moderate to strong, with the exception of total phosphorus in T4 which showed a weak correlation (-0.08).The biomass and crude protein in experiment 1 ranged from 0.15 to 0.19 g / L and 19 to 27% respectively, while those in experiment 2 ranged from 0.12 to 0.19 g / L and 34 to 46% protein. It is concluded that biological treatment from microalgae is able to reduce the nitrate, phosphorus and orthophosphate present in the brewery wastewater, producing biomass with high protein values. / As águas residuárias são geradas diariamente em todas as atividades que necessitam de água em seu processo, sejam elas atividades sanitárias residenciais e comerciais ou pelos processos produtivos das empresas. Neste trabalho avaliou-se a eficiência do gênero de microalgas Scenedesmus na remoção de compostos nitrogenados e fosfatados de efluente de cervejaria. Foram realizados dois experimentos em períodos diferentes e cada um tratou-se de um delineamento inteiramente casualizado com três concentrações de efluente de cervejaria oriundos de coletas em horários diferentes e três repetições de cada tratamento acondicionados em caixas de fibra de vidro de 100L. Em cada unidade experimental foram adicionados 80L de efluente e inoculados cinco litros de cultura de microalga Scenedesmus sp. Avaliaram-se a curva de crescimento, a remoção dos compostos fosfatados e nitrogenados, a correlação entre a remoção dos compostos com o crescimento algal, o rendimento e a proteína da biomassa. A maior densidade algal observada foi no tratamento 6 (T6) com média 776 x 104 cél./mL e todos os tratamentos apresentaram altos coeficientes de determinação (R2) variando de 0,87 em T4 a 0,99 em T6. A remoção dos compostos nos tratamentos do experimento 1 ocorreram em 17 dias. No experimento 2 houve remoção do nitrato em 17 dias em todos os tratamentos e as remoções do ortofosfato e do fósforo variaram de nove a 24 dias. De modo geral as correlações variaram de moderada a forte, com exceção do fósforo total em T4 que mostrou correlação fraca (-0,08). Os rendimentos da biomassa e proteína bruta no experimento 1 variaram de 0,15 a 0,19g/L e de 19 a 27% de proteína, enquanto no experimento 2 esses valores variaram de 0,12 a 0,19g/L e de 34 a 46% de proteína. Conclui-se que esse tratamento biológico a partir de microalgas é capaz de reduzir os teores de nitrato, fósforo e ortofosfato presentes no efluente de cervejaria, gerando biomassa com altos valores protéicos.