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Previous issue date: 2018-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Among the main industrial wastewaters, sugarcane vinasse figures as an actual environmental concern, due to its polluting potential and large volumes available, about 10 liters per liter of ethanol. Considering the alternatives to vinasse disposal, fertirrigation is the most commonly used. However, it is currently being questioned due to its effects on the soil and on groundwaters, caused by nutrient lixiviation such as potassium. The application of immobilized microalgae for wastewater treatment with emphasis on the removal of nutrients has increased over the last years. The aim of this study was to develop uniform alginate and pectin beads for immobilization of Desmodesmus subspicatus and evaluate its growth and ability to carbon, nitrogen and potassium removal in vinasse. The process parameters of bead production, type and concentration of biopolymer (alginate 1, 2, and 3% w/v and pectin 5, 7 and 10% w/v) and crosslinking agent concentration (calcium chloride 2, 5 and 10% w/v), were varied in order to evaluate their influence on bead characteristics. Results indicated that stable alginate and pectin beads were produced and according to the preliminary particle characterization, concentrations of 2% alginate and 7% pectin were chosen for immobilization of D. subspicatus and growth in vinasse. Immobilized D. subspicatus showed cellular growth in vinasse, with maximum specific rates of 0.009 h-1 and 0.002 h-1 in alginate and pectin beads, respectively. In the tests performed with 2% alginate, the immobilized microalgae reached 42, 49 and 48% carbon; 34, 35 and 34% nitrogen and 22, 23 and 32% potassium removal; and for pectin 7%, the removals were 32, 39 and 41% for carbon; 11, 24 and 34% for nitrogen and 39, 36 and 35% for potassium, for 2, 5 and 10% of calcium chloride, respectively. The microalgae were able to grow and remove appreciable amounts of nutrients from the vinasse. Compared with the free microalgae cultivation, immobilized microalgae indicate good prospects for the use of nutrient removal from vinasse. / A vinhaça é considerada a principal água residuária do setor sucroalcooleiro, sendo obtida pela destilação alcoólica do vinho para a obtenção do etanol. Considerando as alternativas para sua disposição, a fertirrigação na cultura da cana-de-açúcar é a mais utilizada. No entanto, o seu uso deve ser cauteloso, uma vez que em excesso pode culminar na contaminação dos lençóis freáticos, acarretando problemas ambientais. A aplicação de microalgas imobilizadas no tratamento de águas residuárias com ênfase principalmente na remoção de nutrientes tem aumentado nos últimos anos. Quanto aos métodos de imobilização celular, o sistema de encapsulamento em matrizes de macromoléculas como alginato e pectina vem despertando interesse devido às suas características de biodegradabilidade, biocompatibilidade e não toxicidade. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi o desenvolvimento de esferas de alginato e de pectina para a imobilização da microalga Desmodesmus subspicatus, assim como a avaliação do seu crescimento e habilidade na remoção de carbono, nitrogênio e potássio da vinhaça. Os parâmetros do processo de produção das esferas, tais como tipo e concentração de biopolímero (alginato 1, 2, e 3% m/v e pectina 5, 7 e 10% m/v) e concentração de reticulante (cloreto de cálcio 2, 5 e 10% m/v) foram estudados quanto a sua influência nas características das esferas. Os resultados indicaram a obtenção de esferas estáveis de alginato e de pectina e, de acordo com os testes, optou-se por utilizar alginato 2% e pectina 7% para imobilização da D. subspicatus e seu cultivo na vinhaça. A microalga D. subspicatus imobilizada apresentou crescimento celular em vinhaça, com velocidades específicas máximas de 0,009 h-1, e 0,002 h-1 em esferas de alginato e de pectina, respectivamente. Nos ensaios realizados com alginato 2%, a microalga imobilizada atingiu remoções de 42, 49 e 48% de carbono; 34, 35 e 34% de nitrogênio e 22, 23,2 e 31,6% de potássio; e para a pectina 7%, as remoções foram de 32, 39 e 41% para carbono; 11, 24 e 34% para nitrogênio e 39,2, 35,8 e 35,2% para potássio para 2, 5 e 10% de cloreto de cálcio, respectivamente. Os resultados demonstraram a viabilidade do cultivo desta microalga, assim como a capacidade de remoção de compostos da vinhaça.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/10472 |
| Date | 28 February 2018 |
| Creators | Jesus, Geise Cristina de |
| Contributors | Silva, Mariana Altenhofen da, Bastos, Reinaldo Gaspar |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus Araras, Programa de Pós-graduação em Produção Vegetal e Bioprocessos Associados (Campus ARARAS), UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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