Influência da relação superfície/volume em culturas desenvolvidas em um sistema laminar de cultivo de microalgas

Abstract

A biomassa de microalgas é fonte de uma vasta gama de compostos de elevado valor comercial: proteínas, carotenoides, lipídios e polissacarídeos, assim, as microalgas apresentam um grande potencial de aplicação em diversos processos biotecnológicos. O objetivo deste trabalho foi a determinação do efeito de diferentes razões entre a superfície iluminada e o volume de cultura (S/V) sobre os parâmetros de crescimento e do cultivo de Scenedesmus obliquus num Sistema Laminar de Cultivo de Microalgas (SLCA). Foram empregadas duas razões S/V (80 m-1 e 60 m-1), correspondentes a colunas d água de 0,5 cm e 1,0 cm, respectivamente. As culturas foram comparadas quanto à biomassa máxima alcançada, à produtividade volumétrica e produtividade por área, à eficiência fotossintética, à conversão do CO2 em biomassa e estimados os custos de produção da biomassa. Diariamente foram determinados os seguintes parâmetros: biomassa (g.L-1, peso seco), nitrato (µM), oxigênio dissolvido (mg. L-1, %), pH, temperatura (°C) e irradiância (µmol fótons.m-². s-1). A máxima biomassa alcançada foi 20,14 g.L-1 nas culturas do tratamento S/V 80 enquanto no tratamento S/V 60 foi de 15,26 g.L-1. gerando uma produtividade volumétrica máxima de 2,42 e 1,85 g.L-1.d-1, respectivamente. As culturas desenvolvidas com menor S/V foram mais eficientes em relação à conversão do CO2, chegando a alcançar 62% do carbono total ofertado, diferente às de maior S/V que atingiu 54%. Considerando o aproveitamento de energia incidente no período iluminado, as culturas com menor S/V resultaram numa eficiência fotossintética superior a 13%. Dessa forma o emprego do tratamento S/V 80 resultou maiores produtividades em volume e alcance máximo em biomassa, por outro lado as maiores eficiências de conversão do CO2 e fotossintética são obtidas por uma relação S/V 60.

Abstract : Microalgae biomass is the source of a wide range of compounds of high commercial value: proteins, carotenoids, lipids and polysaccharides, thus, the microalgae present a great potential of application in several biotechnological processes. The objective of this work was the determination of the effect of different ratios between the illuminated surface and the volume of culture (S/V) on growth parameters and the Scenedesmus obliquus culture in a thin-layer system (SLCA). Two S/V ratios (80 m-1 and 60 m-1) were used, corresponding to 0.5 cm and 1.0 cm water columns, respectively. Cultures were compared in terms of the maximum biomass reached, the volumetric productivity and productivity per area, photosynthetic efficiency, conversion of CO2 into biomass and biomass production costs. The following parameters were determined daily: biomass (gL-1, dry weight), nitrate (µM), dissolved oxygen (mg L-1), pH, temperature (° C) and irradiance (µmol photons s-1). The maximum biomass reached was 20,14 g.L-1 in S/V 80 cultures while in the S/V 60 treatment it was 15,26 g.L-1, resulting a maximum volumetric productivity of 2,42 and 1,85 g.L-1.d-1, respectively. Cultures developed with lower S/V were more efficient in relation to CO2 conversion, reaching 62% of the total carbon offered, different from those with higher S/V that reached 54%. Considering the energy utilization incident in the illuminated period, the cultures with lower S/V resulted in a photosynthetic efficiency higher than 13%. Thus, the use of the S/V 80 treatment resulted in higher yields in volume and maximum range in biomass; on the other hand, the higher CO2 and photosynthetic conversion efficiencies are obtained by an S/V 60.