Orientador : Prof. Dr. Luiz Pereira Ramos / Coorientador : Prof. Dr. Marcos Lúcio Corazza / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 27/05/2013 / Inclui referências : f. 79-84 / Resumo: As microalgas têm se apresentado como uma alternativa promissora para a produção de biocombustíveis, pois além da possibilidade de apresentarem maiores teores de extrato lipídico, possuem um ciclo de vida curto, necessitando de menores extensões de terra para o seu cultivo e utilizam como insumo para a fotossíntese o CO2 oriundo de diversas atividades, antrópicas ou não. No entanto, para uso como matéria-prima para a produção de biodiesel, é necessário otimizar a etapa de extração de lipídios. Este trabalho teve como objetivo determinar o teor de lipídios e o perfil graxo da microalga marinha Nannochloropsis oculata, em comparação com a microalga dulcícola Pseudochlorella pyrenoidosa, e também avaliar a eficiência de dois sistemas distintos para as extrações de suas respectivas frações lipídicas, a extração em Soxhlet e o desenvolvimento de um sistema baseado no uso de solventes pressurizados. Ao se realizar a transesterificação diretamente nas microalgas in natura, a espécie P. pyrenoidosa apresentou 10,47 g de éster por 100 g de biomassa seca, sendo que os componentes majoritários, na forma de ésteres metílicos, foram os derivados dos ácidos linolênico (C18:3), linoléico (C18:2), palmítico (C16:0) e palmitoléico (C16:1), enquanto que a microalga N. oculata dessalinizada apresentou 13,9 g de éster por 100 g de biomassa seca, com predominância dos ésteres dos ácidos palmítico (C16:0), palmitoléico (C16:1), oléico (C18:1) e eicosapentaenóico (C20:5). As extrações em Soxhlet foram realizadas utilizando etanol absoluto, clorofórmio:metanol (2:1, v/v) e nhexano como solventes, em extrações isoladas e independentes. Dentre os solventes avaliados, o etanol foi o mais eficiente no processo de extração, produzindo 3,25 g de éster por 100 g de biomassa nos extratos da microalga dulcícola e 4,53 g/100 g no extrato de amostras salinizadas da microalga marinha, equivalentes a 11,33 g/100 g de biomassa seca da microalga dessalinizada. As extrações com fluido pressurizado foram realizadas com a utilização de propano ou CO2 como solvente e etanol absoluto como cossolvente. A microalga P. pyrenoidosa foi utilizada para a definição das condições ideais de temperatura e pressão para extração. Em seguida, estas condições foram aplicadas para as extrações de N. oculata e os melhores rendimentos foram obtidos a 200 bar e 80°C, empregando propano como solvente e com a adição de cossolvente, resultando em 7,53 g de éster por 100 g de biomassa dessalinizada. Ao se substituir o solvente para dióxido de carbono nestas mesmas condições, o rendimento final em ésteres foi de 4,08 g por 100 g de biomassa dessalinizada. No entanto, mesmo nas melhores condições utilizadas neste estudo, a extração com fluido pressurizado não extraiu mais de 54,2 % do material lipídico das microalgas, demonstrando que o processo ainda deverá ser otimizado, particularmente no que diz respeito ao design do reator, para melhorar o processo de transferência de massas. Apesar destas limitações, foi possível verificar uma redução significativa na quantidade de solvente utilizada, quando comparada ao sistema de extração em Soxhlet convencional. Palavras-chave: microalgas, Pseudochlorella pyrenoidosa, Nannochloropsis oculata, extração, fluidos pressurizados, ésteres graxos. / Abstract: Microalgae have emerged as a promising alternative for the production of biofuels because, in addition to its high levels of lipid accumulation, they have a short life cycle, requiring smaller tracts of land for their cultivation, and are able to use as input for photosynthesis the CO2 originated from various activities, anthropogenic or not. However, to be used as feedstock for biodiesel production, it is necessary to optimize the lipid extraction step. This study aimed to determine the lipid content and fatty acid profile of the marine microalgae Nannochloropsis oculata, to compare the results with those of the freshwater microalgae Pseudochlorella pyrenoidosa, and to evaluate the effectiveness of two different systems for the extraction of their respective lipid fractions: solvent extraction in a Soxhlet apparatus and extraction with pressurized solvents. When performing the direct conversion of the native microalgae into fatty acid methyl esters, the species P. pyrenoidosa gave 10.47 g ester per 100 g dry biomass, with the major components being derived from linolenic (C18: 3), linoleic (C18: 2), palmitic (C16:0) and palmitoleic (C16:1) acids. By contrast, the microalgae N. oculata after dessalination presented 13.9 g ester per 100 g dry biomass, with predominance of the esters derived from palmitic (C16:0), palmitoleic (C16:1), oleic (C18:1) and eicosapentaenoic (C20:5) acids. The Soxhlet extractions were carried out using absolute ethanol, chloroform:methanol (2:1, v/v) and n-hexane as solvents in extractions that were carried out separately and independently. Among the evaluated solvents, ethanol was the most efficient in the extraction procedure, yielding 3.25 g ester per 100 g biomass in the freshwater microalgae extracts and 4.53 g per 100 g in the marine microalgae extract, which was equivalent to 11.33 g per 100 g dry biomass in microalgae after dessalination. Extractions with pressurized fluids were carried out using propane or carbon dioxide (CO2) as solvents and absolute ethanol as cosolvent. The microalgae P. pyrenoidosa was used to define the ideal conditions of temperature and pressure for extraction. Then, these conditions were applied for the extraction of N. oculata. The best yield was obtained at 200 bar and 80 °C using subcritical propane as solvent in the presence of ethanol as cosolvent, resulting in a 7.53 g per 100 g of desalted biomass. By replacing the solvent by CO2 under the same experimental conditions, the final ester yield was 4.08 g per 100 g desalted biomass. However, even under the best conditions used in this study, pressurized fluid extraction did not draw more than 54.2% of the microalgae lipid material, demonstrating that the process has to be optimized, especially with regard to the design of extraction vessel that would improve both heat and mass transfer phenomena. Despite these limitations, a significant reduction in the required amount of solvent was observed, compared to conventional Soxhlet extraction system. Keywords: Microalgae, Pseudochlorella pyrenoidosa, Nannochloropsis oculata, extraction, pressurized fluid, fatty esters.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/45802 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Baumgardt, Francis Josiane Liana |
| Contributors | Corazza, Marcos Lúcio, Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química, Ramos, Luiz Pereira, 1960- |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 96 f. : il. algumas color., 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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