Orientador : Prof. Dr. David Alexander Mitchell / Coorientador : Prof. Dr. André Bellin Mariano / Coorientador : Prof. Dr. Luiz Fernando de Lima Luz Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 28/08/2013 / Inclui referências / Resumo: O biodiesel surge como uma alternativa de grande potencial por ser obtido a partir de fontes renováveis, tais como mamona, dendê (palma), girassol, babaçu, amendoim, pinhão manso, soja e gorduras animais, sendo considerado um combustível biodegradável. Quando utilizado óleo vegetal de plantas oleaginosas na produção do biodiesel, o custo da matéria-prima varia em torno de 70% - 85% do custo total da produção. Outra desvantagem da utilização de plantas oleaginosas é a ocupação de terras férteis, que faz com que a produção de biodiesel concorra com a produção de alimentos. Portanto a matéria-prima utilizada atualmente pode ser substituída por biomassa de microalgas. A biomassa de microalgas tem o potencial de ser convertido em biodiesel. No entanto, o custo de produção da biomassa de microalgas é alto. Este custo da produção de microalgas está diretamente relacionado com a aquisição dos nutrientes que compõem o meio de cultivo. Assim, desenvolver um sistema de reutilização do meio de cultivo permite reduzir o custo da produção de microalgas, pois, são aproveitados o meio aquoso e os nutrientes que não foram consumidos pelas microalgas durante o cultivo anterior. Neste sentido, esta pesquisa buscou avaliar o efeito da reciclagem repetida do meio de cultivo sobre o crescimento da microalga Scenedesmus sp. Para tanto, a microalga foi cultivada em meio sintético Chu durante 10 dias, após o período de cultivo a biomassa foi recuperada por sedimentação e o sobrenadante (meio clarificado) foi utilizado para fornecer 50% do volume no cultivo posterior o meio padrão (meio Chu) foi utilizado para completar os outros 50%. O meio de cultivo foi reciclado três vezes consecutivamente e o efeito da reciclagem foi avaliado através de densidade óptica a 540nm, produtividade de biomassa, lipídeos totais e perfil lipídico. Também foi quantificado o consumo de nitrato, fosfato, ferro e potássio, comparando com o cultivo realizado em meio padrão, o cultivo realizado com o meio reciclado teve maior produtividade de biomassa e lipídeos nos três reciclos realizados. Em relação ao perfil lipídico, o reciclo apresentou 9,8% de ácidos graxos poli-insaturados quando comparado com o meio padrão que foi de 23,7%, o resultado encontrado para o meio reciclado representa uma melhora na qualidade do biodiesel. Durante o período de cultivo, a microalga consome mais que 99% do nitrato, entre 10% a 30% de fosfato, 23% a 91% de ferro total e 1% a 19% de potássio fornecido. Após o período de cultivo no meio reciclado a concentração de biomassa seca ficou em média 600 mg L-1 e o teor de lipídeos 15%, enquanto para o cultivo realizado com o meio padrão a biomassa ficou em média 500 mg L-1 e o teor de lipídeos 11%. A reciclagem repetida do meio de cultivo (3 reciclos) permite reduzir o custo do meio em 34% para uma planta de produção de microalgas.
Palavras-chave: biodiesel; microalga; reutilização do meio de cultivo. / Abstract: Biodiesel is currently being promoted as an biodegradable alternative to petrodiesel, given that it is produced from renewable resources such as castor oil, palm oil (palm), sunflower, babassu oil, peanut, jatropha, soy and animal. Currently, the greater part of biodiesel is produced using oil from oleaginous plants as the feedstock. However, the use of oil crops has two disadvantages. Firstly, this raw material contributes 70 to 85% of the total cost of the biodiesel produced from it. Secondly, producing biodiesel from oil crops reduces the fertile land available for food production. The latter problem could be avoided by producing the oil for biodiesel using microalgae, which can be cultivated using land that is not appropriate for the cultivation of food crops. However, the costs of producing microalgal biomass are high. Since acquisition of nutrients for the culture medium contributes a significant proportion of the costs of growing microalgae, it would be advantageous to reutilize the culture medium, taking advantage of nutrients that are not consumed during the previous culture. This idea was tested in the current work by evaluating the growth of the microalgae Scenedesmus sp. during repeated recycles of the culture medium. This microalgae was cultivated in Chu medium for 10 days, after which the biomass was recovered by sedimentation and the clarified medium was used to provide 50% of the medium volume in the subsequent culture. Standard Chu medium was used to provide the other 50% of the volume. This recycle procedure was done three times consecutively. Culture performance was evaluated on the basis of the optical density at 540 nm, the productivity of biomass, the total lipids and the composition of the lipids produced. The consumption of nitrate, phosphate, iron and potassium during each cycle was also determined. In comparison to a culture undertaken in Chu medium, the cultures with recycle had a higher productivity of both biomass and lipids. The lipids produced in the cultures with recycle had a proportion of polyunsaturated fatty acids, 9.8% of when compared to the standard medium was 23.7%, which would lead to a better quality biodiesel. During the cultivation consumes over 99% of the nitrate, between 10% and 30% phosphate, 23% to 91% of total iron and 1% to 19% of potassium provided. For the cultures undertaken with recycled medium, the average dry biomass concentration was 600 mg L-1and the lipid content of this biomass was 15%. In comparison, for the cultures undertaken in Chu medium, the average dry biomass concentration was 500 mg L-1and the lipid content of this biomass was 11%. The recycling of the medium reduced medium costs by 34% and therefore represents a promising strategy for reducing the costs of producing microalgal biomass. Keywords: Biodiesel; Microalgae; Culture médium reutilization.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/36784 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Dzuman, Maria Judite |
| Contributors | Mitchell, David Alexander, Mariano, André Bellin, Luz Junior, Luiz Fernando de Lima, 1966-, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 100f. : il., tabs., grafs., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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