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.

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.

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.

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Reinaldo Gaspar Bastos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T08:48:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Klein_BrunoColling_M.pdf: 2562214 bytes, checksum: f891de86d253786cf5d2101fec1f3eba (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A busca por uma maior sustentabilidade tem levado a uma mudança em direção à utilização de fontes renováveis para geração de energia em detrimento do uso de combustíveis fósseis, visando a uma modificação na matriz energética global. A utilização da biomassa de microalgas para produção de biocombustíveis vem sendo vista como uma alternativa promissora, uma vez que o seu cultivo proporciona produtividades em carboidratos e lipídios superiores às matérias-primas vegetais convencionalmente utilizadas na obtenção de etanol e biodiesel. Neste contexto, o objetivo da presente dissertação de mestrado foi avaliar a produção de biomassa da microalga clorofícea Chlorella vulgaris em fotobiorreator de placa plana em diferentes condições de fluxo luminoso, concentração de CO2 na alimentação gasosa e concentração de NaNO3 no meio de cultivo, visando o acúmulo de carboidratos para obtenção de bioetanol de terceira geração. As influências das variáveis nutricionais e de processo sobre a eficiência fotossintética das microalgas também foram estimadas para determinação do estado fisiológico das culturas. A produtividade média de biomassa e a concentração máxima final das microalgas foram significativamente afetadas pela incidência de radiação luminosa e pela suplementação de CO2 gasoso, obtendo-se maiores produtividades de carboidratos em cultivos com alto fluxo luminoso e concentrações de CO2 intermediárias (7,5%). Também foi observado o efeito positivo do aumento do fotoperíodo sobre o crescimento das microalgas. Através de hidrólise ácida foi possível atingir concentrações de até 2 g L-1 de açúcares fermentescíveis no hidrolisado a partir de biomassa de microalgas cultivadas em meio com baixo teor de nitrogênio. A fermentação etanólica foi então conduzida com a levedura Dekkerabruxellensis capaz de converter diferentes hexoses e pentoses em bioetanol, dada a presença de ambos os tipos de açúcares no hidrolisado / Abstract: The search for industrial processes with higher sustainability has led to a change towards the utilization of renewable sources for energy generation in substitution of fossil fuels, aiming the modification of the global energy matrix. The utilization of microalgal biomass for the production of biofuels is viewed as a promising alternative, since its cultivation yields carbohydrate and lipid productivities superior to those of conventional sources used in the obtention of bioethanol and biodiesel. In this context, the goal of this master thesis was to evaluate the biomass production of the chlorophycean microalga Chlorella vulgaris in a flat plate photobioreactor under different conditions of light flux, CO2 concentration in the gas feed and NaNO3 concentration in the culture medium, aiming carbohydrate accumulation for the production of third generation bioethanol. The influences of both process and nutritional variables on the photosynthetic efficiency of microalgae were estimated for the determination of the physiological condition of the cultures. The mean biomass productivity and the maximum final microalgae concentration were significantly affected by the incidence of light radiation and by the supplementation of gaseous CO2, the highest carbohydrate productivities being obtained in cultivations with high light flux and intermediate CO2 concentrations (7,5%). It was also observed the positive effect of increasing the photoperiod over microalgae growth. Through acid hydrolysis, it was possible to attain fermentable sugar concentration of up to 2 g L-1 from biomass of microalgae cultivated in low-nitrogen medium. The ethanolic fermentation was then carried out with the Dekkerabruxellensis yeast, capable of converting different hexoses and pentoses into ethanol, due to the presence of both sugar types in the hydrolysate / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

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.

The purpose of this study was to determine the endogenous levels of indole-3-acetic acid throughout the life cycle of Chlorella pyrenoidosa, and to show a correlation between onset of cell division and IAA levels.

It was the purpose of this study to investigate the effect of various concentrations of IAA on the nucleic acids of Chlorella pyrenoidosa TX 7-11-05. The time during the life cycle when the greatest effect occurred was investigated by the use of synchronous cultures.

Tese de Mestrado Integrado. Bioengenharia. Área de Especialização de Engenharia Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Much effort has been devoted to the synthesis of gold nanoparticles with different shapes, including the zero-dimensional nanospheres, one dimensional nanorods, and two-dimensional nanoplates. Compared to zero or one dimensional nanostructures, the synthesis of two-dimensional nanostructures in high yield has always been more involved, often requiring complex and time-consuming steps such as morphology transformation from the nanospheres, or the seeded growth process. Herein we report a high yield method for gold nanoplate synthesis using the extract of unicellular green alga Chlorella vulgaris, which can be carried out under ambient conditions. More than 90% of the total nanoparticle population is of the platelet morphology, surpassing the previously reported value of 45%. The control of the anisotropic growth of different planes; as well as the lateral size, has also been partially optimized. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

With the current interest in alternative methods of energy production and increased utilization of existing energy sources, microbial fuel cells have become an important field of research. Microbial fuel cells are devices which harvest electrons from microorganisms created by their enzymatic oxidation of complex carbon substrates or consumed by their reduction of chemical oxidants. Microbial fuel cells with photosynthetic biocathodes are of particular interest due to their ability to simultaneously produce electricity and hydrocarbons while reducing carbon dioxide. Most species of microorganisms including many bacteria and yeasts require exogenous electron transfer mediators in order to allow electron transfer with an electrode. While adding such chemicals is simple enough at a lab scale, problems arise with chemical costs and separation at a larger scale. The goal of this research was to develop electrodes composed of a robust material which will eliminate the need for added soluble electron mediators in a photosynthetic biocathode microbial fuel cell. Electrodes made from stainless steel 304L have been coated in a conductive polymer (polypyrrole) and an immobilized electron transfer mediator (methylene blue) and tested chemically for stability and in a microbial fuel cell environment for use in bioanodes and biocathodes. The use of these immobilized mediator in the photosynthetic biocathode increased the open circuit voltage of the cell from 0.17 V to 0.24 V and the short circuit current from 8 mA/m2 to 64 mA/m2 (normalized to the geometric surface area of the electrode) when compared to using the same mediator in solution. The opposite effect was seen when using the electrodes in a bioanode utilizing Saccharomyces cerevisiae. The open circuit voltage decreased from 0.37 V to 0.31 V and the short circuit current decreased from 94 mA/m2 to 24 mA/m2 when comparing the immobilized mediator to soluble mediators. The impact of the membrane and pH of the anode and cathode solutions were quantified and were found to have much less of an effect on the internal resistance than the microbial factors.