Algas Biorremediadoras: Avaliação da eficiência na remoção de nutrientes em um sistema tipo Seeded Algal Turf Scrubber (sATS)

Abstract

A água é um recurso essencial à vida, e o crescimento populacional historicamente se concentrou em áreas costeiras ou próximas a bacias hidrográficas. Essa concentração populacional em áreas sensíveis resulta em uma série de problemas, como a eutrofização. Este fenômeno ocorre devido ao acúmulo excessivo de nutrientes na água, proveniente de efluentes urbanos, gerando um excesso de biomassa de produtores primários. Um exemplo é Ulva ohnoi, uma espécie de alga verde (Chlorophyta) oportunista que cresce rapidamente em ambientes com grandes quantidades de nutrientes. Para mitigar esse problema, surgem propostas de melhorias no tratamento terciário de efluentes, como o Algae Turf Scrubber (ATS). Este sistema utiliza algas fixas em um substrato para atuarem como um "filtro", onde as algas absorvem os nutrientes da água para gerar biomassa rica em bioprodutos. No ATS, os organismos crescem naturalmente, seguindo uma sucessão ecológica. Para acelerar o crescimento das algas nesse sistema, foi desenvolvido o Seeded Algae Turf Scrubber (sATS), que cultiva uma única espécie, eliminando o processo de sucessão. O objetivo deste trabalho foi medir o potencial de remoção de nutrientes de Ulva ohnoi no sATS, testando diferentes concentrações de células reprodutivas. Cinco diferentes concentrações de células reprodutivas foram testadas em triplicatas. Os sATS foram mantidos em ambiente com irradiância e temperatura controladas. O meio de cultivo foi preparado com 3,5L de água do mar e solução de nutrientes Von Stoch (8mL L -1 ) em escala laboratorial. A solução de nutrientes foi adicionada a cada dois dias e o meio de cultivo foi trocado a cada sete dias. Após 21 dias de crescimento, testou-se a capacidade de remoção de nitrogênio amoniacal (N-NH4+) e fosfato (P-PO43-) ao longo de 24 horas, utilizando as concentrações de nutrientes presentes no meio. O experimento mostrou que, em maior quantidade de células reprodutivas, há maior absorção dos nutrientes, porém com menor taxa de crescimento. Observou-se também que a menor concentração de células reprodutivas não foi a que absorveu menos nutrientes e apresentou uma grande taxa de crescimento, devido à maior disponibilidade de nutrientes por célula e mais espaço para desenvolvimento. Este estudo demonstrou que mesmo com poucas células reprodutivas, há eficiência na remoção de nutrientes e geração de biomassa. Ulva ohnoi, portanto, revela-se uma espécie promissora para sistemas de biorremediação, especialmente quando cultivada em sATS, onde pode maximizar a remoção de nutrientes de forma eficaz e sustentável.

Water is an essential resource for life, and population growth has historically concentrated in coastal areas or near watersheds. This population concentration in sensitive areas results in several problems, such as eutrophication. This phenomenon occurs due to the excessive accumulation of nutrients in the water from urban effluents, generating an excess of primary producer biomass. An example is Ulva ohnoi, a species of opportunistic green algae (Chlorophyta) that grows rapidly in environments with high nutrient levels. To mitigate this problem, improvements in tertiary treatment have been proposed, such as the Algae Turf Scrubber (ATS). This system uses algae fixed on a substrate to act as a "filter," where the algae absorb nutrients from the water to generate biomass rich in bioproducts. In the ATS, organisms grow naturally, following ecological succession. To accelerate algae growth in this system, the Seeded Algae Turf Scrubber (sATS) was developed, which cultivates a single species, eliminating the succession process. The objective of this study was to measure the nutrient removal potential of Ulva ohnoi in the sATS, testing different concentrations of reproductive cells. Five different concentrations of reproductive cells were used in triplicate. The sATS were maintained in an environment with controlled irradiance and temperature. The culture medium was prepared with 3.5L of seawater and Von Stoch nutrient solution (8mL L-1) on a laboratory scale. The nutrient solution was added every two days, and the culture medium was changed every seven days. After 21 days of growth, the ammonium nitrogen (N-NH4+) and phosphate (P-PO43-) removal capacity was tested over 24 hours, using the nutrient concentrations present in the medium. The experiment showed that with a higher number of reproductive cells, there was greater nutrient absorption but a lower growth rate. It was also observed that the lowest concentration of reproductive cells did not absorb the least nutrients and exhibited a high growth rate due to the greater availability of nutrients per cell and more space for development. This study demonstrated that even with a few reproductive cells, there is efficiency in nutrient removal and biomass generation. Ulva ohnoi, therefore, proves to be a promising species for bioremediation systems, especially when cultivated in sATS, where it can maximize nutrient removal effectively and sustainably.