Algal blooms in our streams, lakes and reservoirs have been known to cause nuisance problems. Water treatment problems include clogging of filtration units, taste and odor, turbidity and green coloration of water. Dense algal blooms reduce the recreational value of water and, recently, have been reported to kill fish. Algal blooms have been attributed to increased nutrients in waterways from wastewater discharges and runoff from agricultural land which contains fertilizers and herbicides. A widely used herbicide, 2,4 dichlorophenoxyacetic acid (2,4D), has been found in waters adjacent to land applications in concentrations known to be stimulatory to many plants. The purpose of this study was to evaluate the effect of 2,4D on the growth of Chlorella pyrenoidosa in batch cultures. Cultures were grown over a 12 day period in 2,4D concentrations of 10⁻⁸ to 2 x 10⁻³ M. The culture medium was inoculated to provide 2.0 x 10⁴ cells/ml and incubated under continuous fluorescent lighting at 140, 200 and 220 foot candles and 20 ± 1.0°C. Cell counts and fluorometric readings were made on even days and analyzed by least squares regression and analysis of variance. The results indicate that 2,4D promoted growth of Chlorella pyrenoidosa. Increased growth was discovered with increases in 2,4D concentration from 10⁻⁸ to 2 x 10⁻³ M 2,4D. A concentration of 2 x 10⁻³ M 2,4D appeared to cause slight inhibition when compared to 10⁻³ M 2,4D. Light intensity had little effect on 2,4D utilization by Chlorella. The results of this study indicate that herbicides used currently for weed control may be correlated to increase algal growth and thereby influence water quality. / Master of Science

The endogenous respiration rate and the intracellular ATP/ADP ratio were determined during synchronous growth of a high temperature strain of Chlorella pyrenoidosa in order to correlate their activities with a proposed mechanism for the control of intracellular levels of inorganic acid-insoluble polyphosphate, (Pi)x, during cellular growth and division. / Master of Science

Neste trabalho de mestrado, investigou-se o desempenho de membranas poliméricas de microfiltração para retenção de microalgas (Chlorella sorokiniana) em um fotobiorreator com capacidade volumétrica de 3,5 L, alimentado por um fluxo contínuo de nutrientes com pH 7,0 em condições controladas de temperatura (21°C no meio de cultura e 24°C no meio), borbulhamento de ar e luminosidade (2500 lux, em fotoperíodo de 12/12 horas claro/escuro). Membranas comerciais de tamanho médio de poros 0,8, 1,2, 3,0 e 5,0 μm foram testadas pelo tempo suficiente para esgotamento do limite da permeação da membrana. A concentração das microalgas no fotobiorreator foi analisada através de densidade óptica (espectofotometria) ao número de células (contagem de unidades de células em lâminas do tipo Fuchs Rosenthal - Microscopia Óptica) das amostras de concentrado e permeado. O fenômeno físico de polarização sobre a superfície da membrana está diretamente relacionado ao desempenho da mesma na retenção de microalgas, portanto, fotomicrografias (MEV) da membrana antes e após a microfiltração foram analisadas e comparadas. Para analisar a composição química das microalgas, bem como sua afinidade com as membranas, foram investigadas a composição e a caracterização do fenômeno químico sobre a superfície da membrana, por análise de Energia Dispersiva de Raio-X (EDX). Análises das diferentes fases de crescimento das algas e seus componentes foram feitas em amostras secas a 40°C, através de análise elementar e análises térmicas (TG- Análise Termogravimétrica e DTA- Análise Térmica Diferencial). Os resultados experimentais obtidos neste trabalho permitiram concluir que o uso de membranas de microfiltração em fotobiorreator proporciona a retenção das microalgas, o que contribui para o aumento da concentração da biomassa algal, permitindo a manipulação da sua composição de acordo com as condições pelas quais estes microrganismos são submetidos. / This dissertation investigates the performance of polymeric microfiltration membranes for microalgae retention (Chlorella sorokiniana) in photobioreactor with a volumetric capacity of 3.5 L. The reactor is fed by a continuous flow of nutrients under controlled conditions of pH (7,0) and the temperature (21°C in culture medium and 24°C in the environment), bubbling air and light (2500 lux, with a photoperiod of 12/12 hour light/dark). Commercial membranes of the average pore sizes of 0.8, 1.2, 3.0 and 5.0 μm were tested by depletion of time sufficient to limit the permeation of the membranes. The microalgae concentration in the photobioreactor was analyzed by optical density (spectrophotometry) and number of cells (cell units count on Fuchs Rosenthal type plates-Optical Microscopy). The physical phenomenon of polarization on the surface of the membrane is directly related to its performance in the retention of microalgae therefore micrographs (SEM) of the membrane before and after the microfiltration were compared to identify the chemical affinity between the membranescomposition and the microalgae. The chemical phenomenon on the membrane surface was characterized by Energy Dispersive Analysis of X-ray (EDX). The different phases of the growth of algae and their components were measured in samples dried at 40°C, by elemental analysis and thermal analysis (TG-DTA-Thermogravimetric analysis and differential thermal analysis). The experimental results indicate that the use of microfiltration membranes provides the retention of microalgae, contributing to the increase in the concentration of algal biomass and allowing the manipulation of the composition according to the conditions under which these microrganisms are subjected.

Existe um grande potencial para a expansão da produção de microalgas, tanto pela variedade de usos quanto pelos produtos que delas podem ser derivados. Dentre esses usos, as características nutricionais e funcionais conferem às algas alto valor biológico para uso em nutrição humana e animal. No entanto, são poucos os estudos que avaliam seu potencial na nutrição de peixes, mais especificadamente de tilápia, um dos principais produtos da aquicultura mundial. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de uso de duas espécies de microalgas e o nível ótimo de inclusão da Schizochytrium em dietas para a tilápia. Para tanto, foram realizados ensaios para avaliação do coeficiente de digestibilidade aparente (CDA) de uma microalga rica em proteína, Chlorella sorokiniana, e outra rica em energia, a Schizochytrium sp., ao longo de ensaios de desempenho e digestibilidade de rações contendo níveis crescentes (0%; 1%; 2,5%; 5%; 7,5% e 10%) de Schizochytrium sp. a fim de determinar o nível ótimo de inclusão nas dietas. As microalgas apresentaram altos coeficientes de digestibilidade para a tilápia, com CDA para a proteína de 90,51 e 97,20 % e para energia de 84,22 e 82,55 %, para a Chlorella e Schizochytrium, respectivamente. Os níveis crescentes de inclusão da Schizochytrium alteraram a digestibilidade das rações de forma decrescente para a proteína, passando de um CDA de 88,07 para 86,01, e energia, de um CDA de 74,19 para 67,35. No ensaio de desempenho foi registrado aumento no consumo de ração e piora na conversão alimentar aparente, sem que outros parâmetros de desempenho zootécnico fossem alterados, à medida que aumentava os níveis de inclusão da Schizochytrium na dieta. Não foram registradas alterações nos conteúdos de macro nutrientes na carcaça dos peixes, no entanto, os níveis crescentes de inclusão alteraram o perfil de ácidos graxos aumentando a quantidade de ácidos graxos n-3 no filé, principalmente do ácido docosaexaenoico (DHA), e redução na relação n-6/n-3. Dessa forma, é possível a utilizar Schizochytrium sp. como aditivo nas dietas para alteração do perfil de ácidos graxos da tilápia, enriquecendo os filés com ácidos graxos n-3, com pouco prejuízo nos parâmetros de desempenho. / There is a great potential for expand the microalgae production as by the variety of it uses as for the products and processes which may derive from them. Amongst such uses, nutritional and functional characteristics provide them a high biological value for use in human and animal nutrition. Nevertheless, few studies have evaluated their potential for fish nutrition more specifically tilapia, which is one of the main aquaculture products in the world. The aim of this research was to evaluate the potential use of two microalgae and the optimal level of inclusion of Schizochytrium in diets for tilápia. Therefore, tests were conducted to evaluate the apparent digestibility coefficient (ADC) of microalgae with high protein content Chlorella sorokiniana and another with high energy, Schizochytrium sp. and also performance assay and feed digestibility containing inclusion levels (0%, 1%, 2.5%, 5%, 7.5% and 10%) of Schizochytrium in order to determine the optimum addition level. Both species were very digestible for tilapia with ADCs for protein of 90.51 and 97.20 and for energy 84.22 and 82.55 to Chlorella and Schizochytrium respectively. The increasing levels of inclusion of Schizochytrium changed the digestibility of feed for the protein, through a ADC from 88.07 to 86.01 and for energy from 74.19 to 67.35 ADC. In the growth test as the inclusion of Schizochytrium increased there was an increase in feed intake and feed conversion ratio but any other growth parameters were changed. Regarding the carcass composition, there were no changes in macronutrients composition however, the increasing levels of Schizochytrium altered the fatty acid profile by increasing the amount of omega 3 mainly docosahexaenoic acid (DHA) and reduced the n-6/n-3 ratio. Thus, it is possible to use the Schizochytrium to modify the fatty acid profile of tilápia by incorporating omega 3, with little loss in performance parameters.

A produção de biocombustíveis a partir das microalgas vem se tornando promissora por ser uma fonte renovável, não poluente e por não competir com áreas de cultivo de alimentos. Devido à exaustão das fontes fósseis e à alta demanda por combustível de origem renovável e não poluente, as microalgas vêm despertando interesse nos cenários energético e ambiental. Por outro lado, existe um elevado custo no cultivo das mesmas, fazendo-se necessário estudos para desenvolvimento de novos reatores, meios de cultivos, técnicas de colheita, de extração de lipídios, transesterificação e também a implementação do conceito de biorrefinaria. Levando em conta o interesse crescente na utilização das microalgas como matéria prima na produção de biocombustíveis e a necessidade de estudos que torne o cultivo das microalgas em grande escala economicamente viável, esta pesquisa teve como objetivo determinar as melhores condições para o cultivo da microalga Chlorella vulgaris, buscando uma maior produtividade de biomassa e de lipídios. Os fatores avaliados foram: tempo de luminosidade, reciclo da biomassa após extração de lipídios e concentração de nutrientes (NaNO3, K2HPO4, KH2PO4 e glicerol) no meio de cultivo, em um arranjo ortogonal de Taguchi L8. De acordo com os resultados, identificou-se uma maior relevância, para a produtividade de biomassa, a utilização de glicerol e luminosidade (12 h), seguido do NaNO3 em alta concentração. A utilização de biomassa extraída mostrou-se inviável para o processo de cultivo, e a utilização de K2HPO4, KH2PO4 foram pouco influentes, porém essenciais. Paralelamente foi avaliado a viabilidade em se utilizar o efluente da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) da Escola de Engenharia de Lorena (EEL-USP) como meio de cultivo em um reator de PVC, construído para cultivo heterotrófico, no qual obteve-se uma alta produtividade de biomassa (0,20 g.L-1.d-1) e de lipídios (83,35 mg.L-1.d-1), se comparados a outros processos. / The production of biofuels from microalgae has become promising because it is a renewable, non-polluting source and because it does not compete with food growing areas. Due to the exhaustion of fossil fuel sources and the high demand of fuel from renewable and non-polluting origin, microalgae have been attracting interest in the energy and environmental scenarios. On the other hand, there is a high cost to cultivate microalgae, making necessary studies for the development of new reactors, culture media, harvesting techniques, lipid extraction, transesterification and also the implementation of the biorefinery concept. Taking the growing interest in the use of microalgae as a raw material in the production of biofuels and the need of studies to make large-scale microalgae cultivation economically viable, this research aimed to determination of the best conditions for the cultivation of microalga Chlorella vulgaris, seeking a higher productivity of biomass and lipids. The factors evaluated were: time of luminosity, biomass recycling after lipid extraction and nutrient concentration (NaNO3, K2HPO4, KH2PO4 and glycerol) in the culture medium using a orthogonal arrangement of Taguchi L8. According to the results, a greater relevance was identified for biomass productivity, the use of glycerol and luminosity (12 h), followed by NaNO3 in high concentration. The use of extracted biomass proved to be impractical for the process, and the use of K2HPO4, KH2PO4 was weak but essential. In parallel, the feasibility of using the effluent of the Effluent Treatment Plant (ETP) on Escola de Engenharia de Lorena (EEL-USP) as a culture medium for a PVC reactor, built for heterotrophic cultivation. It was obtained higger productivity of biomass (0.20 g.L-1.d-1) and lipids (83.35 mg.L-1.d-1) from it, if you compare to others process.

A necessidade de se encontrar um substituto ao combustível fóssil tem impulsionado o desenvolvimento de novas fontes de biomassa para os biocombustíveis. Atualmente uma fonte de biomassa alternativa que vêm ganhando destaque são as microalgas, micro-organismos fotossintéticos capazes de capturar o CO2 atmosférico e acumular altos teores de lipídeos em sua biomassa, tornando-os muito atrativos como fonte de matéria-prima para a síntese de biodiesel. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos dos fatores NaNO3, CO2, intensidade luminosa e profundidade no cultivo da microalga marinha Chlorella sp visando o acúmulo de lipídeos dessa microalga em sua biomassa para a produção de biodiesel. O trabalho foi dividido em três etapas principais: na primeira foram realizados os cultivos nos quais os fatores de interesse foram avaliados em dois níveis de operação, NaNO3 (0,25 e 0,75 g/l), CO2 (5 e 10 %), intensidade luminosa (0,85 e 14,5 klux) e profundidade (5 e 10 cm); na segunda etapa foram realizadas as extrações lipídicas da biomassa para a quantificação dos teores lipídicos; e na terceira etapa realizou-se a síntese do biodiesel por via química a partir dos lipídeos extraídos da biomassa. Os experimentos que compreenderam a etapa dos cultivos foram realizados segundo um planejamento de Taguchi L8, considerando como variáveis respostas concentração de biomassa e teor lipídico. O melhor ajuste para maximizar a concentração de biomassa e teor lipídico foi de 0,85klux de intensidade luminosa, 5% de CO2, 10 cm de profundidade e 0,42g.L-1 de NaNO3 que forneceu uma concentração de biomassa de 2,04 g.L-1 com 15,04% de teor lipídico. O perfil lipídico apresentou uma proporção de 60 % entre ácidos graxos saturados, 31,7% entre ácidos monoinsaturados e 8,26 % de ácidos poli-insaturados e a reação de síntese do biodiesel atingiu uma conversão de 78,4%. / The necessity of finding a substitute to fossil fuel has enhanced the development of new biomass sources for biofuels. Currently, an alternative source of biomass that has acquiring prominence are microalgae, which are photosyntetical microorganisms able to capture the atmospheric CO2 and accumulate high content of lipids in their biomass, making them a very attractive feedstock source for biodiesel synthesis. In such a way, the present work had the objective of studying the effect of the following factors: NaNO3, CO2, luminous intensity and depth in the cultivation of marine microalga Chlorella sp, aiming the lipid accumulation of this microalga in its biomass for biodiesel production. The project was divided in three main steps: in the first one, the experiments were performed to evaluate the following factors in two levels of operation, NaNO3 (0,25 and 0,75 g/l), CO2 (5 and 10 %), luminous intensity (0,85 and 14,5 klux) and depth (5 and 10 cm); in the second step, the lipid extractions from the biomass were performed to quantify the lipid contents; and in the third one, the synthesis of biodiesel via chemical route was performed utilizing the lipids extracted from the biomass. The experiments regarding the cultivation steps were performed according to a Taguchi L8 experimental design, considering the biomass concentration and lipid content as response variables. The best fit for maximization of biomass concentration and lipid content was 0,85 klux of luminous intensity, 5% of CO2, 10 cm of depth and 0,42g/l of NaNO3, which provided a biomass concentration of 2,04 g/l with 15,04% of lipid content. The lipid profile showed a proportion of 60% of saturated fatty acids, 31,7% of monounsaturated fatty acids and 8,26% of polyunsaturated fatty acids and the reaction of biodiesel synthesis yielded a conversed of 78,4%.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-02T19:29:10Z No. of bitstreams: 1 NeureneCruz.pdf: 2231126 bytes, checksum: fdfdea95589976509b1928b6fd504db5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-02T19:29:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NeureneCruz.pdf: 2231126 bytes, checksum: fdfdea95589976509b1928b6fd504db5 (MD5) Previous issue date: 2016-07-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / In this study, a catalyst based on alumina and calcium to transesterification reaction of lipid extracts of Chlorella sp biomass in situ was synthesized. The catalyst was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), XRay Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy Analysis (EDX) and, X-ray Fluorescence Spectroscopy (XRF). The in situ lipid extraction of Chlorella sp was carried on with the following solvents: methanol, hexane mixture of methanol and hexane in the ratio 2: 1. The extraction methods were performed in soxlhet, magnetic stirring, stirring in ultrasound and stirring with heating in Parr reactor. The transesterification reactions were performed in a Parr reactor, the reactions with lipid extract came from 11g extract, 4% of catalyst in relation to the mass of the extract, ratio alcohol / extract 15: 1 volume / mass at 150 ° C temperature for 180 minutes. The reactions of biomass in situ were made and evaluated by a 24 factorial design with central points, the variables were the time of 40-180 minutes 4-10% catalyst concentration, molar ratio alcohol: biomass 3: 1- 6: 1 and temperature between 60-150 ° C. The result was the ester content. The best conditions were: 150 ° C 180 minutes reason methanol: biomass 3: 1 v / m and catalyst concentration 4%. The factors that have significant influence on the conversion of esters were molar ratio and amount of catalyst. / Neste estudo, foi sintetizado um catalisador à base de alumina e cálcio e utilizado na reação de transesterificação de extratos lipídicos e na biomassa de Chlorella sp in situ. O catalisador foi caracterizado porEspectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise de Energia Dispersiva( EDS) e Espectrofotometria de Fluorescência de Raios X . Nas extrações lipídicas de Chlorella sp ultilizou-se os solventes: metanol, hexano e a mistura de metanol e hexano na proporção 2:1. Os métodos de extração foram através de soxlhet, agitação magnética, agitação em ultrasson e agitação com aquecimento em reator Parr. As reações de transesterificação foram feitas em um reator parr, sendo que nas reações com o extrato lipídico partiu-se de 11 g de extrato, 4% de catalisador em relação a massa do extrato, a razãoálcool/extrato 15:1volume/massana temperatura de 150ºC durante 180 minutos. As reações da biomassa in situ foram feitas e avaliadas por um planejamento fatorial 24 com pontos centrais, as variáveis foram o tempo de 40-180 minutos, concentração de catalisador de 4-10 %, razão álcool: biomassa 3:1- 6:1 e temperatura entre 60–150 ºC. A resposta foi o teor de ésteres. As melhores condições foram: 150ºC, 180 minutos, razão metanol: biomassa3:1 v/m e concentração do catalisador 4 %. Os fatores que tiveram influência significativa na conversão dos ésteres foram a razão e quantidade de catalisador.

A crescente necessidade de se obter fontes de energia e materiais mais sustentáveis tem aumentado o interesse em processos baseados na conversão de biomassa. Microalgas são particularmente interessantes por não competirem com alimentos e serem facilmente adaptáveis ao meio de crescimento. Além disso, microalgas podem ser processadas termicamente para geração tanto de biocombustíveis quanto de produtos químicos úteis. Estudos de conversão térmica de microalgas tem aparecido apenas em anos recentes, endereçando principalmente temperaturas entre 350 e 500 ºC. Neste estudo, a pirólise em temperaturas entre 500 e 900 ºC foi avaliada pelo interesse em se obter biocombustíveis e produtos químicos úteis. As classes de compostos obtidos a partir da pirólise isotérmica da microalga da espécie Chlorella vulgaris foram investigadas através de um sistema composto por um pirolisador conectado a um CG/MS. Dentre as classes identificadas, houve uma predominância de compostos aromáticos e nitrogenados, principalmente derivados de proteínas. Além disso, a maioria dos compostos identificados na corrente de produtos voláteis está presente em todas as temperaturas de reação estudadas. Os parâmetros cinéticos de energia de ativação aparente, constante de reação e ordem de reação foram determinados através de três modelos cinéticos conhecidos como K-A-S, Osawa e Freeman-Carroll, a partir de dados termogravimétricos. A energia de ativação determinada para Chlorella apresentou valores entre 60 e 206 kJ/mol, enquanto a ordem de reação teve como resultado valores entre segunda e décima ordem, de acordo com o modelo cinético. / The increasing need to obtain more sustainable sources of energy and raw materials has attracted attention to processes based on biomass conversion. Microalgae are particularly interesting because they do not compete with human food and they are easily adaptable to the growth medium. Besides, microalgae can be thermally processed to produce both biofuels and useful chemicals. Studies on thermal conversion of microalgae have appeared only in recent years, addressing mainly reaction temperatures between 350 and 500 °C. In this study, pyrolysis in temperatures ranging from 500 to 900 ºC have been investigated considering the interest in producing biofuels and useful chemical compounds. The classes of products obtained by isothermal pyrolysis of the Chlorella vulgaris microalgae have been investigated using a pyrolyzer directly connected to a GC/MS system. Among the classes identified, there was a predominance of aromatic and nitrogenous compounds, mainly protein derived compounds. In addition, most products identified in the volatile products stream are present in all reaction temperatures investigated. The kinetic parameters of apparent activation energy, reaction constant and order of reaction were determined through three kinetic models known as K-A-S, Osawa and Freeman-Carroll, calculated from thermogravimetric data. The activation energy for Chlorella presented values within the range of 60 and 206 kJ/mole, while the order of reaction resulted in values between second and tenth order, from the different methods.

A necessidade de se encontrar um substituto ao combustível fóssil tem impulsionado o desenvolvimento de novas fontes de biomassa para os biocombustíveis. Atualmente uma fonte de biomassa alternativa que vêm ganhando destaque são as microalgas, micro-organismos fotossintéticos capazes de capturar o CO2 atmosférico e acumular altos teores de lipídeos em sua biomassa, tornando-os muito atrativos como fonte de matéria-prima para a síntese de biodiesel. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos dos fatores NaNO3, CO2, intensidade luminosa e profundidade no cultivo da microalga marinha Chlorella sp visando o acúmulo de lipídeos dessa microalga em sua biomassa para a produção de biodiesel. O trabalho foi dividido em três etapas principais: na primeira foram realizados os cultivos nos quais os fatores de interesse foram avaliados em dois níveis de operação, NaNO3 (0,25 e 0,75 g/l), CO2 (5 e 10 %), intensidade luminosa (0,85 e 14,5 klux) e profundidade (5 e 10 cm); na segunda etapa foram realizadas as extrações lipídicas da biomassa para a quantificação dos teores lipídicos; e na terceira etapa realizou-se a síntese do biodiesel por via química a partir dos lipídeos extraídos da biomassa. Os experimentos que compreenderam a etapa dos cultivos foram realizados segundo um planejamento de Taguchi L8, considerando como variáveis respostas concentração de biomassa e teor lipídico. O melhor ajuste para maximizar a concentração de biomassa e teor lipídico foi de 0,85klux de intensidade luminosa, 5% de CO2, 10 cm de profundidade e 0,42g.L-1 de NaNO3 que forneceu uma concentração de biomassa de 2,04 g.L-1 com 15,04% de teor lipídico. O perfil lipídico apresentou uma proporção de 60 % entre ácidos graxos saturados, 31,7% entre ácidos monoinsaturados e 8,26 % de ácidos poli-insaturados e a reação de síntese do biodiesel atingiu uma conversão de 78,4%. / The necessity of finding a substitute to fossil fuel has enhanced the development of new biomass sources for biofuels. Currently, an alternative source of biomass that has acquiring prominence are microalgae, which are photosyntetical microorganisms able to capture the atmospheric CO2 and accumulate high content of lipids in their biomass, making them a very attractive feedstock source for biodiesel synthesis. In such a way, the present work had the objective of studying the effect of the following factors: NaNO3, CO2, luminous intensity and depth in the cultivation of marine microalga Chlorella sp, aiming the lipid accumulation of this microalga in its biomass for biodiesel production. The project was divided in three main steps: in the first one, the experiments were performed to evaluate the following factors in two levels of operation, NaNO3 (0,25 and 0,75 g/l), CO2 (5 and 10 %), luminous intensity (0,85 and 14,5 klux) and depth (5 and 10 cm); in the second step, the lipid extractions from the biomass were performed to quantify the lipid contents; and in the third one, the synthesis of biodiesel via chemical route was performed utilizing the lipids extracted from the biomass. The experiments regarding the cultivation steps were performed according to a Taguchi L8 experimental design, considering the biomass concentration and lipid content as response variables. The best fit for maximization of biomass concentration and lipid content was 0,85 klux of luminous intensity, 5% of CO2, 10 cm of depth and 0,42g/l of NaNO3, which provided a biomass concentration of 2,04 g/l with 15,04% of lipid content. The lipid profile showed a proportion of 60% of saturated fatty acids, 31,7% of monounsaturated fatty acids and 8,26% of polyunsaturated fatty acids and the reaction of biodiesel synthesis yielded a conversed of 78,4%.

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-09-30T13:29:33Z No. of bitstreams: 1 TeseACMS.pdf: 2492159 bytes, checksum: 38dd2ebe8ceb091f79c747cd89c01233 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T19:00:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseACMS.pdf: 2492159 bytes, checksum: 38dd2ebe8ceb091f79c747cd89c01233 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T19:00:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseACMS.pdf: 2492159 bytes, checksum: 38dd2ebe8ceb091f79c747cd89c01233 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T19:00:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseACMS.pdf: 2492159 bytes, checksum: 38dd2ebe8ceb091f79c747cd89c01233 (MD5) Previous issue date: 2016-04-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The effluent from the sugarcane (sugar and ethanol) industry known as vinasse presents high content of organic matter and nutrients that can be used in the cultivation of microalgae with the advantages of low cost and reuse of byproducts. This work proposes to investigate the best cultivation condition of Chlorella vulgaris (BEYERINCK, 1890) in agroecological vinasse treated and diluted in concentrations from 10% to 60%. It is noted that the vinasse carries microorganisms as bacteria and yeasts, and despite previous treatment of algal cultures, other microorganisms were always present. For algal growth, we initially tested different light sources (fluorescent, hot white LED and hot white with red LED). It was guaranteed the same light intensity (120μmols m 2s-1) for any of the vinasse concentrations. It was assessed the algal cell density, the pH and conductivity over 96 hours. The best result for growth of C. vulgaris was obtained in vinasse 20% in the presence of hot white and red LED with a growth rate (1.45 d-1), higher than the control (1.29 d-1). In a next step it was performed the microalgae cultivation in the best condition tested (20% vinasse) to evaluate the photosynthetic and biochemical parameters of biomass produced in addition to the physicochemical characterization of vinasse before and after cultivation. The results showed a reduction of the photosynthetic efficiency and chlorophyll concentration during the experimental period, suggesting mixotrophic metabolism possibly due to the presence of organic carbon. We observed that the biomass production was 40% higher in the vinasse in culture as compared to the control. The production of proteins and fatty acids was also higher in the biomass held in vinasse than in the control. The cultivation of the organisms led to a significant reduction of nitrogen levels (98%) and potassium (70%) in organic vinasse. This research has shown that microalgae cultivation in vinasse reduced the nutrient content of the residue, this factor has high impact when discarded in the environment and produced a biomass with high protein content and the presence of fatty acids that confer high commercial value, it can be investigated for the production of animal feed. The academic experience related to this study was also contributor of formal education in high school from a public school. / O efluente da indústria sucroalcooleira conhecido como vinhaça apresenta altos teores de matéria orgânica e nutrientes que podem ser utilizados no cultivo de microalgas com as vantagens de baixo custo e reaproveitamento de subprodutos. Este trabalho propõe investigar a melhor condição de cultivo de Chlorella vulgaris (BEYERINCK, 1890) em vinhaça orgânica tratada e diluída nas concentrações de 10 a 60%. Salienta-se que a vinhaça carrega consigo microrganismos como bactérias e leveduras e, apesar do tratamento prévio aos cultivos algais, os outros microrganismos estiveram sempre presentes. Para o crescimento algal, testamos incialmente diferentes fontes de luz (fluorescente, LED branco quente e LED branco quente com vermelho). Foi sempre garantida a mesma intensidade luminosa (120μmols m 2s-1) para todas as concentrações de vinhaça. Foi avaliada a densidade celular algal, o pH e a condutividade ao longo de 96 horas. O melhor resultado quanto ao crescimento de C. vulgaris foi obtido em vinhaça 20% na presença de LED branco quente e vermelho com taxa de crescimento (1,45 d -1), superior ao controle (1,29 d-1). Numa etapa seguinte foi realizado o cultivo microalgal na melhor condição testada (vinhaça 20%) para avaliação dos parâmetros fotossintéticos e bioquímicos da biomassa produzida, além da caracterização físico-química da vinhaça antes e após o cultivo. Os resultados mostraram redução da eficiência fotossintética e da concentração de clorofila a ao longo do período experimental, sugerindo metabolismo mixotrófico possivelmente decorrente da presença de carbono orgânico. Verificou-se que a produção de biomassa foi 40% maior no cultivo em vinhaça em comparação ao controle. A produção de proteínas e ácidos graxos também foi maior na biomassa mantida em vinhaça do que no controle. O cultivo dos organismos levou à redução significativa dos valores de nitrogênio (98%) e potássio (70%) na vinhaça orgânica. Esta pesquisa mostrou que o cultivo de microalgas em vinhaça reduziu o teor de nutrientes do resíduo, fator de grande impacto ao ser descartado no ambiente e produziu uma biomassa com alto teor de proteínas e presença de ácidos graxos que conferem elevado valor comercial, podendo ser investigada para produção de ração animal. A experiência acadêmica relativa a este estudo foi ainda contribuinte da educação formal no ensino médio de uma escola da rede pública.