SUMÁRIO
ÍNDICE DE PALAVRAS-CHAVE
VII
AVALIAÇÃO DO CRESCIMENTO E BIOMASSA DA MICROALGA DESMODESMUS
COMMUNIS CULTIVADA EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE TEMPERATURA E
LUMINOSIDADE
1
CULTIVO DE MICROALGAS UTILIZANDO BIOCOMPOSTO HORTIFRUTI COM A
FINALIDADE DE REDUZIR CUSTOS NA PRODUÇÃO
3
POTENCIAL ANTIOXIDANTE DA CLOROFÍCEA Golenkinia radiata (CMUFPB D325WC)
5
TEORES DE LIPÍDIOS, PROTEINA E CARBOHIDRATO EM Chlorella sp.
(D358WC/CMUFPB)
7
CULTIVO MIXOTRÓFICO DE Chlorella vulgaris EM RESÍDUOS INDUSTRIAIS:
OTIMIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIOMASSA E REMOÇÃO DE POLUENTES
8
PRODUÇÃO DE BIOMASSA DA MICROALGA Chlorella vulgaris UTILIZANDO VINHAÇA
COMO SUBSTRATO
10
ESTUDO DA EFICIÊNCIA DE EXTRAÇÃO E DA COMPOSIÇÃO DE PIGMENTOS NA
MICROALGA Desmodesmus sp.
11
EXTRAÇÃO DA FRAÇÃO LIPÍDICA PRESENTES NA BIOMASSA MICROALGAL USANDO
FLUIDO SUPERCRÍTICO: AVALIAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS E DA BIOMASSA RESIDUAL
13
ADEQUAÇÃO AMBIENTAL DE EMISSÃO DA INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS E
TRATAMENTO DE FLUENTES AGROINDUSTRIAIS ATRAVÉS DO CULTIVO DE
MICROALGAS EM FOTOBIORREATORES DE LARGA ESCALA
15
ANALYSIS OF SAPONIFICATION PROCESS AS OIL EXTRACTION METHOD FROM
MICROALGAE FOR BIODIESEL PRODUCTION
16
AUTOMAÇÃO NO CULTIVO CONTÍNUO DE MICROALGAS
17
CONSUMO ENERGÉTICO DA OBTENÇÃO DE BIOMASSA SECA MICROALGAS
CULTIVADAS EM FOTOBIORREATOR INDUSTRIAL
18
GENOTOXIC REDUCTION ON FISH CAUSED BY FEED MADE OF RESIDUAL ALGAE
BIOMASS
20
I
MATHEMATICAL MODEL OF MICROALGAE BIOMASS PRODUCTION USING CO2 FROM
FLUE GASES
21
MODELLING THE MICROALGAE KINETIC GROWTH IN TUBULAR PHOTOBIOREACTOR
FED WITH BIODIGESTED SWINE WASTEWATER
22
STRATEGIES TO INCREASE THE PRODUCTIVITY OF MICROALGAE BIOMASS WITH
ORGANIC CARBON
23
SUPERCRITICAL FLUID APPLICATION IN THE EXTRACTION OF OIL FROM
MICROALGAE
25
PRODUÇÃO DE BIOMASSA A PARTIR DA MICROALGA Scenedesmus sp. CULTIVADA
COM ADIÇÃO DE RESÍDUO AGROINDUSTRIAL MILHOCINA
26
PRODUÇÃO DE PROTEASES A PARTIR DA MICROALGA Scenedesmus sp. CULTIVADA
EM RESÍDUO AGROINDUSTRIAL MILHOCINA
27
ATIVIDADE ANTIOXIDANTE IN VITRO DA Chlorella sp. (CHLOROPHYTA)
28
AVALIAÇÃO DA PRODUTIVIDADE DE BIOMASSA DE MICROALGAS UTILIZANDO
VINHAÇA COMO MEIO DE CULTIVO
29
CULTIVO DE MICROALGAS EM VINHAÇA UTILIZANDO FOTOBIORREATORES DO TIPO
PLACA PLANA
31
SUGAR CANE MOLASSES AS A POTENTIAL SOURCE FOR MIXOTROPHIC GROWTH OF
MICROALGAE Haematococcus pluvialis
33
FLOCULAÇÃO DA BIOMASSA DE MICROALGAS COM POLICLORETO DE ALUMÍNIO
34
AVALIAÇÃO DA PRODUÇÃO DE LIPÍDIOS TOTAIS E CAROTENOIDES TOTAIS EM DUAS
CONDIÇÕES DE CULTIVO DE Dunaliella sp.
35
PRODUTIVIDADE LIPÍDICA E PARÂMETROS DE QUALIDADE COMBUSTÍVEIS COMO
CRITÉRIOS DE SELEÇÃO DE ESPÉCIES DE MICROALGAS PARA PRODUÇÃO DE
BIODIESEL
37
APROVEITAMENTO DA BIOMASSA DE MICROALGAS EM SISTEMAS DE TRATAMENTO
DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS
39
CULTIVO DA MICROALGA Navicula sp. UTILIZANDO O EFLUENTE DE UM SISTEMA
BFT COMO MEIO DE CULTURA
41
II
DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA DE DIGESTÃO PARA ANÁLISE DE METAIS EM
MICROALGAS POR ABSORÇÃO ATÔMICA DE ALTA RESOLUÇÃO COM FONTE
CONTÍNUA POR CHAMA (HR CS FAAS)
43
GLICEROL COMO ESTIMULANTE PARA A PRODUÇÃO DE EPS POR Kirchneriella
lunares
45
UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO AGROINDUSTRIAL SORO DE QUEIJO COMO FONTE
INDUTORA NA PRODUÇÃO DA MICROALGA Scenedesmus sp.
47
PRODUÇÃO DE BIODIESEL E LUTEÍNA A PARTIR DE MICROALGAS COLETADAS EM
AMBIENTES EXTREMÓFILOS
48
CULTIVO DE Synechococcus nidulans (CIANOBACTÉRIA; SYNECHOCOCALES) EM
DIFERENTES INTENSIDADES LUMINOSAS
50
ISOLAMENTO E IDENTIFICAÇÃO DE MICROALGAS DE ÁGUA DOCE COMO FONTE
POTENCIAL PARA A EXTRAÇÃO DE ÓLEO
52
INFLUÊNCIA DA INTENSIDADE DE LUZ E DO FOTOPERÍODO NO CULTIVO DA
MICROALGA CHLORELLA SP. EM LAGUNA, SC, BRASIL
53
UTILIZAÇÃO DE FERTILIZANTES AGRÍCOLAS PARA PRODUÇÃO DE Chlorella SP.
CULTIVADAS NO SUL DO BRASIL
55
BIOHYDROGEN VIA MICROALGAE THROUGH THERMOCATALYTIC METHANE
CRACKING PROCESS - MODELLING AND SIMULATION
57
SUPER MICROALGA, EM BUSCA DE ENERGIA: UMA FERRAMENTA DIGITAL PARA
TRABALHAR A IMPORTÂNCIA DA LUZ SOLAR NA GERAÇÃO DE ENERGIA RENOVÁVEL
COM ALUNOS DO ENSINO BÁSICO
58
CULTIVO DA MICROALGA Nannochloropsis oculata EM TRÊS DIFERENTES
SALINIDADES DESTINADA PARA A PRODUÇÃO DE BIODIESEL
60
CULTIVO DA MICROALGA Spirulina platensis EM TRÊS DIFERENTES QUANTIDADES
DE UREIA, EM CONDIÇÕES CONTROLADAS
62
DESEMPENHO DA MICROALGA Spirulina platensis EM TRÊS DIFERENTES
SALINIDADES EM CONDIÇÕES CONTROLADAS
64
RENDIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DO ÓLEO EXTRAÍDO DA MICROALGA Chlorella
vulgaris CULTIVADA EM AMBIENTE ABERTO DESTINADA PARA A PRODUÇÃO DE
BIODIESEL
66
III
AVALIAÇÃO DA PRODUTIVIDADE E DO POTENCIAL LIPÍDICO DE MICROALGAS
MARINHAS E DULCÍCOLAS
68
AVALIAÇÃO DO CRESCIMENTO DE Chlorella minutissima EM CONDIÇÕES
MIXOTRÓFICAS COM ADIÇÃO DE GLICOSE
70
RECUPERAÇÃO DE BIOMASSA DE MICROALGAS POR ELETROFLOCULAÇÃO
72
ATIVIDADE ANTIMICROBIANA DOS SUPLEMENTOS ALIMENTARES À BASE DA
Chlorella sp. (CHLOROPHYTA)
74
ESTUDO SOBRE AS PRINCIPAIS FONTES POLUIDORAS NO MANGUEZAL DO RIO
APODI-MOSSORÓ NO TRECHO QUE COMPREENDE AO MUNICÍPIO DE GROSSOS/RN 75
SURFACTANTES: AÇÃO NA DEGRADAÇÃO DE COMPOSTOS DO PETRÓLEO COMO
TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
77
ATIVIDADE ANTIMICROBIANA DO EXTRATO ETANÓLICO DE Chlorella sp. FRENTE A
CEPAS DE BACTÉRIAS PATOGÊNICAS
78
CULTIVO DE MICROALGAS DULCÍCOLAS UTILIZANDO VINHAÇA TRATADA EM
DIGESTOR ANAEROBIO
79
STRATEGY FOR CULTIVATION OF Asteromonas gracilis ARTARI ─ A POTENTIAL
HALOPHILIC ALGA IN THE BIOTECHNOLOGY OF SEA SALT PRODUCTION
80
TAXONOMY, MORPHOLOGY AND DISTRIBUTION OF Asteromonas gracilis
(CHLOROPHYCEAE, DUNALIELLALES)
81
AVALIAÇÃO DA OCORRÊNCIA DE MICROALGAS COM POTENCIAL PARA PRODUÇÃO DE
BIODIESEL NA MICRORREGIÃO DE PAULO AFONSO – BA
83
LEVANTAMENTO DO POTENCIAL DE MICROALGAS PARA PRODUÇÃO DE ETANOL NA
MICRORREGIÃO DE PAULO AFONSO – BA
85
MICROALGAS DO RESERVATÓRIO ITAPARICA, SUBMÉDIO SÃO FRANCISCO, COM
POTENCIAL PARA PRODUÇÃO DE ETANOL 3G
87
HIDRÓLISE DA MICROALGA Chlorella pyrenoidosa USANDO MISTURAS ENZIMATICAS
COM DIFERENTES PROPORÇÕES DE Β-GLICOSIDASE, ENDOGLUCANASE E AMILASE 88
INTEGRATING MICROALGAL BIOMASS CULTIVATION INTO THE BRAZILIAN PROGRAM
FOR BIODIESEL PRODUCTION AND USE
89
PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DO ÓLEO DE MICROALGAS Chlorella SP
TRANSESTERIFICADO COM CATÁLISE HETEROGÊNEA
91
IV
DIVERSIDADE DE CIANOBACTÉRIAS ISOLADAS DE INVERTEBRADOS BÊNTICOS
RECIFAIS DO ESTADO DA PARAÍBA E RIO GRANDE DO NORTE DEPOSITADAS NO
BANCO DE MICROALGAS DO LARBIM/UFPB
93
LEVANTAMENTO DO POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DE MICROALGAS DULCÍCOLAS
ISOLADAS DE AMBIENTES AQUÁTICOS DA REGIÃO NORDESTE DO BRASIL, COM
ENFASE NOS ÁCIDOS GRAXOS
94
PERFIL DE ÁCIDOS GRAXOS DE DUAS MICROALGAS MARINHAS ISOLADAS DA REGIÃO
NORDESTE DO BRASIL, COM ÊNFASE AO TEOR DE ÔMEGAS: Nostoc cf. commune
(CMUFPB M80C) E SYNECHOCYSTIS SP (CMUFPB M129C)
95
ANÁLISE DE ÁCIDOS GRAXOS E TOXICIDADE DE CIANOBACTÉRIAS MARINHAS
ISOLADAS DE INVERTEBRADOS BÊNTICOS DOS RECIFES COSTEIROS DA PARAÍBA E
PLATAFORMA ADJACENTE
97
PERFIL DE ÁCIDOS GRAXOS DE DUAS MICROALGAS DULCICOLAS ISOLADAS DA
REGIÃO NORDESTE DO BRASIL, COM ÊNFASE AO TEOR DE ÔMEGAS: Scenedesmus
quadricauda (CMUFPB D125WC) E Scenedesmus dimorphus (CMUFPB D134WC) 99
AVALIAÇÃO DO CRESCIMENTO DE MICROALGAS EM ÁGUA DE LAVAGEM DE
BIODIESEL CONVENCIONAL
101
BIORREMEDIAÇÃO: UTILIZAÇÃO DE EFLUENTE DE CARCINICULTURA EM CULTIVOS
DE MICROALGAS DE INTERESSE À PRODUÇÃO DE BIODIESEL
102
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NO CONTEÚDO PROTEICO, LIPÍDICO E DE
CARBOIDRATO EM TRES ESPÉCIES DE MICROALGAS ISOLADAS DE AMBIENTES
DULCÍCOLAS DO NORDESTE DO BRASIL
104
ANÁLISE QUANTITATIVA DO ÓLEO DA MICROALGA Desmodesmus denticulatus
VIABILIZANDO A PRODUÇÃO DE BIODIESEL
105
APLICAÇÃO DA MORINGA OLEIFERA NA FLOCULAÇÃO DA MICROALGA CULTIVADA
VISANDO PRODUÇÃO DE BIODIESEL
106
EFEITO DO ESTRESSE NA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE MICROALGAS E DO EXTRATO NA
GERMINAÇÃO DE SEMENTES DE ALFACE
107
CARACTERICAÇÃO QUÍMICA E ANTIOXIDANTE DE DUAS FRAÇÕES RICAS EM
POLISSACARÍDEOS EXTRAÍDAS DE Tetraselmis sp. CULTIVADA EM SISTEMA DE
COLUNA
108
INFLUÊNCIA DE DIFERENTES MEIOS DE CULTURA SOBRE O CRESCIMENTO E
INDUÇÃO DE ASTAXANTINA EM Haematococcus pluvialis
110
V
PRODUÇÃO DE BIOPRODUTO A PARTIR DA Moringa oleifera EM NaCl PARA
DECANTAÇÃO DE MICROALGA CULTIVADA EM TANQUES ABERTOS
111
TWO AQUATIC MACROPHYTES IN THE GROWTH OF Ankistrodesmus gracilis
(REICH) KOSIKOV (CHLOROPHYTA)
112
METODOLOGIA PARA CONTAGEM DE MICROALGAS A PARTIR DO PROCESSAMENTO
DE IMAGEM
113
PRODUÇÃO DE ENZIMAS PROTEOLÍTICAS A PARTIR DA MICROALGA Dunaliella
tertiolecta UTILIZANDO A MILHOCINA, UM RESÍDUO AGROINDUSTRIAL
114
MICROALGAE CULTIVATED IN COMPACT CLOSED SYSTEMS: IDENTIFICATION
THROUGH RDNA SEQUENCE, PRODUCTION OF BIOHYDROGEN AND ANTIMICROBIAL
COMPOUNDS
115
MOLECULAR IDENTIFICATION OF MICROALGAE WITH ENERGETIC POTENCIAL FROM
DIFFERENT TAXONOMIC GROUPS
117
UPWB I - PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DA MICROALGA Desmodesmus
spinosus CULTIVADA EM TANQUES FECHADOS
119
ANALISES DE MICROSCOPIA ELETRÔNICA E TERMOGRAVIMETRIA PARA
ACOMPANHAMENTO DA EXTRACÃO DE LIPÍDIOS DA Monoraphidium sp.
120
EXTRAÇÃO DE MOLÉCULAS BIOATIVAS COM ATIVIDADE HEMAGLUTINANTE VINDAS
DA BIOMASSA DE Dunialiella tertiolecta
122
VI
ÍNDICE DE PALAVRAS-CHAVE
Use a ferramenta de busca (Ctrl-F) para localizar os termos no documento.
A
Abts
Ácido oleico
Ácido α-linolênico
Ácidos graxos
Ácidos graxos essenciais
Acutodesmus
Águas residuais
Air lift
Alternative media
Amphora sp.
Análise
Antimicrobial compounds
Antimicrobiano
Antioxidante
Asteromonas
Asteromonas gracilis
Atividade antimicrobiana
Atividade hemaglutinante
Automação
Autotrófico
B
Bioativos
Biochemical composition
Biocombustíveis
Biocombustíveis de 3ª
geração
Biocombustível
Biocomposto
Biodiesel
Biodiesel production
Biodigested swine
wastewater
Biohydrogen
Biomass
Biomassa
Biomoléculas
Bioprospecção
Biotecnologia
Botryococcus braunii
C
Carcinicultura
Carotenoide
Catálise heterogênea
Chlamydomonas
Chlorella
Chlorella minutíssima
Chlorella pyrenoidosa
Chlorella vulgaris
Chlorophyceae
Chlorophytes
Cianobactéria
Cianotoxicidade
Clorofícea
Co2
Co2 supercrítico
Composição química
Compostos bioativos
Computer simulation
Consumo energético
Contagem
Crescimento
Cromatografia líquida
Cultivo
Cultivo aberto
Cultivo contínuo
Cultivo fechado
Curvas de extração
D
Degradação
Descarte
Desempenho
Desenvolvimento
Desmodesmus sp.
Diatoms
Digestão anaeróbia
Dinoflagellates
Distribution
Dpph
Dunaliella
Dunaliella tertiolecta
Dunaliellales
E
Educação
Efluente
Efluentes agroindustriais
Eletrofloculação
Emissão
Energia renovável
Enzimas
Estratégia
Estresse
Estudo
Etanol
Etanol 3g
Etanol mixotrófico
Exopolissacarídeos
Extração
Extrato
F
Fenólicos
Fertilizante agrícola
Fish
Fish feed
Flotação
Flue gas
Fotobiorreator industrial
Fotobiorreator tipo placa
plana
Fotobiorreatores
Fotoperíodo
G
Genotoxic reduction
Germinação
Glicerol
Greenhouse effect
Growth
H
Halophilic
Hemaglutininas
Heterotrophic
Hidrólise enzimática
Hortifrúti
I
Incineração
Intensidade de luz
Its1
Its2
VII
J
N
Resíduos sólidos
Rhodomonas salina
Jogo didático
Navicula
Neochloris oleoabundans
Nephroselmis
Nitrato
S
K
Kinetic growth
Kirchneriella lunares
L
Lagoas de estabilização
Lipídio
Low cost
Luminosidade
M
Macrophyte
Mathematical model
Meio alternativo
Metabólitos
Metodologia
Micractinium
Microalga
Microalgas marinhas
Microbiota simbionte
Microbiota simbionte
Microrganismo
fotossintético
Milhocina
Mixotrófico
Model
Moringa
Morphology
O
Oil extraction
Óleo
Ômega-6
P
Pavlova
Photobioreactor
Pigmento
Planktothrix isothrix
Pnpb
Polissacarídeos
Poluentes
Poluição hídrica
Potencial energético
Processamento de
imagem
Production increase
Produtividade lipídica
Protease
Proteína
Salinidade
Salt
Saponification
Scenedesmus
Scenedesmus acuminatus
Secagem
Sensor
Setor sucro-energético
Soro de queijo
Supercritical oil
extraction
Suplementação
Suplementos alimentares
T
Taxonomia
Taxonomy
Temperatura
Tetraselmis
Tetraselmis alacris
Thalassiosira pseudonana
Thermocatalytic cracking
Tratamento
R
U
rDNA
rDNA sequence
Reator plano
Reatores fechados
Recuperação de biomassa
Residual microalgae
biomass
Resíduo
Resíduo agroindustrial
Upwb i
Ureia
V
Valor nutricional
Vinhaça
VIII
AVALIAÇÃO DO CRESCIMENTO E BIOMASSA DA MICROALGA
Desmodesmus communis CULTIVADA EM DIFERENTES CONDIÇÕES
DE TEMPERATURA E LUMINOSIDADE
COSTA, A.G.1; COUTINHO, C.F.1; NAPOLEÃO, P.C.R.1; FERNANDES, V.O.2
1
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Espírito Santo - Campus Santa Teresa, Rod. ES
080, Km 93, São João de Petrópolis. Santa Teresa, ES - Brasil. [email protected]
2
Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Ciências Biológicas, Laboratório de
Taxonomia e Ecologia de Algas Continentais. Vitória, ES - Brasil.
Com o aumento da atenção dos governantes e sociedade para as questões ambientais, ampliouse o interesse pelo uso de fontes energéticas alternativas. Por esse motivo, o cultivo de
microalgas tem ganhado destaque como importante ferramenta para obtenção de matéria-prima
com aplicação na geração de biocombustíveis. A alta taxa fotossintética, o rápido crescimento e
a elevada produção de biomassa são características vantajosas em relação às plantas oleaginosas
utilizadas para o mesmo fim. Nesse contexto, o presente estudo objetivou avaliar o crescimento
da microalga Desmodesmus communis (Hegewald) Hegewald cultivada em diferentes condições
de temperatura e intensidades luminosas, visando subsidiar o incremento de biomassa e
obtenção de compostos para a produção de biodiesel. A espécie selecionada para a realização
dos experimentos foi coletada num reservatório localizado no Sítio Dois Irmãos, município de
Santa Teresa - ES. O isolamento da alga foi realizado por meio da técnica de pipetagem e
diluições sucessivas. Para cada variável avaliada, o delineamento experimental consistiu em um
controle e dois tratamentos em tréplicas. No experimento com diferentes condições de
temperatura foi estabelecido um controle com 25ºC, um tratamento com 30ºC e outro com
35°C. Para o experimento com diferentes níveis de luminosidade foi estabelecido um controle
sem sombreamento, um tratamento com 50% de sombreamento e um com 70% de
sombreamento. Todos os experimentos foram conduzidos em estufa incubadora, utilizando-se
erlenmeyers de 500mL, contendo 300mL de meio de cultura ASM1, com pH neutro, e as cepas
foram mantidas em fotoperíodo de 12/12h de luz/escuro. O experimento com diferentes
temperaturas apresentou duração de 30 dias e o experimento com deferentes intensidades
luminosas apresentou duração de 32 dias, em temperatura constante de 25ºC ± 2. Ao longo do
crescimento, foram retiradas alíquotas de 1mL das culturas, armazenadas em eppendorfs e
fixadas com solução de lugol acético, e a contagem dos indivíduos (células/mL) foi realizada
em microscópico óptico, utilizando-se câmaras de Neubauer. Ao final dos experimentos, foi
determinada a concentração de clorofila-a e a biomassa seca para cada condição testada. As
maiores densidades celulares foram registradas nas temperaturas de 35°C e 30°C,
respectivamente. O maior acúmulo de massa seca e clorofila-a foram obtidos no tratamento de
30°C. Apesar do tratamento de 35ºC ter apresentado maior taxa de crescimento celular em
relação às demais condições, isso não se refletiu no incremento de biomassa das algas,
demonstrando que o volume celular e a produção de pigmentos podem ter sido prejudicados
devido à elevação da temperatura. Com relação ao experimento de luminosidade, o controle e o
tratamento com 50% de sombreamento apresentaram valores de densidade celular aproximados
ao longo do período de crescimento estudado, sendo significativamente maiores que os valores
registrados para o tratamento com 70% de sombreamento. Com relação à massa seca, foi
registrado maior valor no controle (maior disponibilidade de luz). O tratamento com 50% de
sombreamento apresentou valor próximo ao controle e o tratamento com 70% de sombreamento
apresentou massa seca inferior, evidenciando forte limitação na produção de biomassa. A maior
concentração de clorofila-a foi registrada no tratamento 50%, indicando que a condição mais
iluminada pode ter gerado um efeito de fotoinibição sobre as algas e o maior sombreamento
pode ter acarretado redução na produção de clorofila (fotoaclimatação). As algas cultivadas sob
sombreamento de 70% apresentaram significativa limitação no crescimento, produção de
1
biomassa seca e clorofila-a, quando comparadas às demais condições. Pode-se concluir que os
níveis intermediários de temperatura (30ºC) e luminosidade (50% de sombreamento) avaliados
neste estudo apresentaram resultados mais interessantes, em termos de crescimento e biomassa,
para serem aplicados no cultivo de D. communis em maior escala com vistas à produção de
biodiesel. Ressalta-se, entretanto, que mais estudos, visando a investigação de outros fatores
ambientais que interferem no desenvolvimento e síntese de óleos por essas algas, são
necessários para o aperfeiçoamento da produção dessa matéria-prima a partir de sistemas de
cultivo. Os autores agradecem ao apoio financeiro do Programa de Formação de Recursos
Humanos da Petrobras (PFRH - PB), do IFES e da CAPES.
Palavras-chave: cultivo, microalga, temperatura, luminosidade, crescimento, biomassa
2
CULTIVO DE MICROALGAS UTILIZANDO BIOCOMPOSTO HORTIFRUTI COM A
FINALIDADE DE REDUZIR CUSTOS NA PRODUÇÃO
ARAÚJO, V.B.S.1; SILVA, V.M.B.1; VARANDAS, R.C.R.1; SOUZA, A.A.2; SASSI, K.K.B.1;
SASSI, P.G.P.3; ALMEIDA, P.M.3; LIRA, E.B.3; NORATO, N.S.3; CONCEIÇÃO, M. M.2;
SASSI, C.F.C.3, SASSI, R.3; DUARTE, R.T3; SANTANA, J.K.S.3;TIBUCIO, V.P.3
1
Universidade Federal da Paraíba – UFPB, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de
Alimentos, Centro de Tecnologia, Cidade Universitária, Campus I, 58051-900, João Pessoa, Paraíba,
Brasil. 2 Universidade Federal da Paraíba – UFPB, Centro de Tecnologia e Desenvolvimento Regional,
Distrito Industrial de Mangabeira, CEP 58055-000, João Pessoa, Paraíba, Brasil. 3 Universidade Federal da
Paraíba – UFPB, Departamento de Sistemática e Ecologia, CEP 58055-000, João Pessoa, Paraíba, Brasil.
O cultivo de microalgas é uma atividade que vem sendo bastante estudada. São fontes
promissoras de diversos compostos, de interesse para indústria farmacêutica, química e de
alimentos. Além do mais, exige uma menor área do que os cultivos tradicionais de oleaginosas e
possui também a capacidade de absorver nutrientes de resíduos considerados poluentes, esses
fatores são favoráveis ao cultivo em larga escala. No entanto, o cultivo de microalgas ainda tem
custo elevado, sendo necessários estudos que possam viabilizar a obtenção de biomassa com
uma redução nos custos de produção. Visando a redução dos custos da produção de microalgas,
aliada a benefícios ambientais, seria necessário a redução do uso de água, nutrientes, energia,
infraestrutura, entre outros. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi utilizar um meio de
composto alternativo preparado a partir de biocompostos de hortifruti para o cultivo de
microalgas. Para isso, foram selecionadas 5 espécies do banco de cultura de microalgas do
Laboratório de Ambientes Recifais e Biotecnologia com Microalgas (LARBIM/UFPB): D82Z
(Synechococcus nidulans), D115WC (Scenedesmus acuminatus), D125WC (Scenedesmus
quadricauda), D132WC (Chlamydomonas sp.) e D133WC (Lagerheimia longiseta). Os meios
de cultivo controle Zarrouk (ZARROUK, 1966) e WC (GUILLARD, 1975) foram utilizados. O
meio alternativo utilizado foi o Erd-Schreiber Plymouth (THOMPKINS, 1995) adaptado para
biocomposto de frutas e legumes gentilmente cedido pela Empresa Paraibana de Abastecimento
e Serviços Agrícolas (EMPASA), sendo necessário o ajuste do pH para 10 a fim de equiparar ao
do meio controle Zarrouk. O meio alternativo foi complementado de três formas diferentes,
utilizando Nitrato e Fosfato (NF), Salitre do Chile e Superfosfato (SS) e Salitre do Chile e
Fosfato (SF). Os cultivos foram realizados em tubos de 50 mL, em sala climatizada com
temperatura de 25 °C, sistema de iluminação fornecido por lâmpadas fluorescentes 40W (~ 60
µmol fóton m2.s-1) com fotoperíodo de 12 horas (claro/escuro). O desenvolvimento dos cultivos
foi acompanhado por meio da fluorescência in vivo, a cada 24 horas a partir do inóculo das
cepas, num fluorômetro. Os experimentos foram interrompidos na fase estacionária e o
rendimento em biomassa (g.L-1) foi obtido por gravimetria. Para os resultados da cinética de
crescimento foi utilizado o software Microsoft Excel for Windows para os cálculos da média e
desvio padrão. Em relação a cinética de crescimentos e rendimento a espécie D82Z, se
desenvolveu melhor nos meios alternativos NF e SS, com rendimentos de (0,952 ± 0,02 g.L-1;
0,574 ± 0,01 g.L-1) respectivamente quando comparado ao controle (1,196 ± 0,04 g.L-1). A
espécie D115WC obteve melhor resultado com a adição SF do que no controle com
rendimentos de (0,408 ± 0,04 g.L-1; 0,188 ± 0,02 g.L-1), respectivamente. Já as espécies
D125WC e D132WC se desenvolveram melhor quando submetidas ao meio adicionado de SF,
tendo rendimentos de 0,310 ± 0,02 g.L-1 e o controle (0,316 ± 0,03 g.L-1; 0,154 ± 0,02 g.L-1)
respectivamente. A cepa D133WC obteve com crescimento e rendimento quando utilizado o NF
e SS (0,322 ± 0,04 g.L-1; 0,300 ± 0,02 g.L-1), em relação ao controle com 0,766 ± 0,05 g.L-1.
Podemos observar que o crescimento pode variar conforme a espécie que se deseja cultivar bem
como o meio ao qual elas são submetidas. Neste trabalho, utilizando o meio alternativo com
biocomposto de hortifrúti e adicionado de NF, SS e SF, obtivemos resultados com melhor
rendimento que o controle em algumas espécies, em outros nem tanto, porém não pode se
3
descartar a possibilidade de utilização de meios alternativos que venham a reduzir o custo de
produção, mesmo com perda de algum rendimento. Assim, a utilização deste meio alternativo
pode ser uma solução para redução dos custos de produção, tendo em vista que para essas
espécies foram observados bons resultados, o que reforça a necessidade de novos ensaios com
outras espécies.
Palavras-chave: microalgas, hortifrúti, biocomposto
4
POTENCIAL ANTIOXIDANTE DA CLOROFÍCEA
Golenkinia radiata (CMUFPB D325WC)
SASSI, K.K.B.1; SOUZA, A.A.2; ARAÚJO, V.B.S.1; SILVA, V.M.B.1; VARANDAS, R.C.R.1;
SANTANA, J.K.S.3; SASSI, R.3; SASSI, C.F.C.3; SILVA, J.A.2
1
Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Ciências e Tecnologia de Alimentos,
CT/UFPB, Cidade Universitária- Campus I. CEP 58051-900, João Pessoa, PB – [email protected] 2 Universidade Federal da Paraíba, Departamento de Tecnologia de Alimentos,
CTDR/UFPB. 3Universidade Federal da Paraíba, Laboratório de Ambientes Recifais e Biotecnologia com
Microalgas, LARBIM/LEA/CCEN.
A maioria dos antioxidantes naturais disponíveis comercialmente são derivados de plantas
terrestres a exemplo do alecrim, sementes de uva, casca de pinheiro, e de cacau (Goiris et al. J
Appl Phycol, v. 24, n. 6, p. 1477-86, 2012). As microalgas, por estarem em exposição
permanente a elevados níveis de oxigênio e radicais, apresentam uma alta capacidade para a
produção de compostos protetores, os antioxidantes, que são capazes de neutralizar os radicais
livres antes de seu efeito fisiológico prejudicial (Tsao & Deng. J Chromatogr, v. 812, p. 85-99,
2004) a exemplo dos carotenoides, tocoferóis (vitamina E), ácido ascórbico (vitamina C) e
compostos fenólicos, fato que tem estimulado as investigações de bioprospecção desses
compostos em diferentes grupos de microrganismos. Sendo assim, a presente pesquisa teve o
objetivo de avaliar o potencial antioxidantes (PAx) dos extratos hexânico, etanólico e aquoso
obtidos da clorofícea Golenkinia radiata (CMUFPB D325WC) isoladas da região Nordeste do
Basil. A espécie, pertencente a Coleção de Microalgas da Universidade Federal da Paraíba
(CMUFPB), cultivada no Laboratório de Ambientes Recifais e Biotecnologia com Microalgas
(LARBIM/UFPB), em câmara de cultura climatizada (24±1 º C) sob intensidade luminosa de
150 µmol ótons.m-2.s-1, fornecida por lâmpadas fluorescentes de 40 W, fotoperíodo de 12 h
claro/escuro, em frascos pirex de 6 litros com meio de cultura WC (Guillard & Lorenzen. J
Phycol, v. 8, p. 10-14, 1972) e borbulhamento de ar (0,1 L.min-1). A resposta da espécie às
condições de cultivo foi acompanhada por medidas da fluorescência “in vivo” e contagens
celulares em câmaras de Fuchs–Rosenthal em microscópio, sendo a curva de crescimento
traçada e o cultivo interrompido na fase estacionária do crescimento. A biomassa produzida foi
concentrada em centrifuga refrigerada, congelada a -40 °C e seca em liofilizador. Os parâmetros
cinéticos determinados foram: velocidade de crescimento (k), tempo de cultivo, densidade
celular máxima (DCM) e produtividade de biomassa. A biomassa liofilizada foi submetida a
uma extração sequenciada em gradiente crescente de polaridade para a obtenção dos extratos de
antioxidantes, utilizando hexano (EH), etanol (EE) e por fim água (EA). Os teores de fenólicos
totais extraíveis foi determinado pelo método de Slinkard & Singleton (Am J Enol Viticult, v.,
28, p. 49–55, 1977). Para avaliar o potencial antioxidante (PAx) foram realizados os ensaios de
DPPH (Brand-Willams, Cuvelier & Berset. Food Sci Technol, v. 28, n. 1, p. 25-30, 1995) e
ABTS (Rufino et al. Comunicado Técnico 128, Embrapa, 2007). O cultivo da clorofícea
Golenkinia radiata (D325WC) durou 11 dias, velocidade de crescimento (k) de 0,34 ± 0,08
divisões celulares.dia-1, a DCM foi 18,95 ± 0,3 células.mL-1, com produtividade de biomassa de
65 mg.L-1.dia. O percentual de rendimento de extração dos compostos antioxidantes foi de 3,84
± 0,24 para o EH, 8,10 ± 0,10 para o EE e 8,54 ± 0,12 no EA, evidenciando um rendimento total
de extrato de 20,47%. O teor de fenólicos totais da microalga pesquisada foi determinada com o
objetivo de identificar uma fonte natural de compostos fenólicos, tendo o maior valor obtido na
extração com EE 29,37 ± 0,07 mg EAG.g-1, seguido do EA com 19,92 ± 0,09 mg EAG.g-1, e
2,80 ± 0,13 mg EAG.g-1 no EH. De acordo com o ensaio do PAx de DPPH, os extratos da
microalga Golenkinia radiata (D325W) apresentaram valores de 66,53 ± 1,14µmol Tx.g-1 (EE)
57,49 ± 1,11 µmol Tx.g-1 (EH) e 0,98 ± 0,01µmol Tx.g-1 (EA), apresentando um PAx total de
125 µmol Tx.g-1. Para o ensaio ABTS, foi observado PAx total de 44,53 ± 0,29 µmol Tx.g-1,
5
sendo o EH 7,37 ± 0,08 µmol Tx.g-1, EE 18,75 ± 0,21 µmol Tx.g-1 e EA 18,41 ± 0,14 µmol
Tx.g-1. Esses ensaios de PAx quantificam a atividade antioxidante por transferência de um único
elétron (redução direta de ABTS ● + ou DPPH ● +) detectando assim a atividade antioxidante
de carotenoides e polifenóis. Segundo Cai et al. (Life Science, v. 74, p. 2157–2184, 2004),
amostras que apresentam um PAx acima de 10 µmol Tx.g-1 de biomassa devem ser consideradas
potenciais fontes de antioxidantes. Sendo assim, é possível concluir que a clorofícea Golenkinia
radiata é uma potente fonte de antioxidantes, podendo-se utilizar sua biomassa como fonte de
antioxidantes naturais. Trabalho financiado com recursos do CNPq e MCTi/FINEP.
Palavras-chave: fenólicos, DPPH, ABTS
6
TEORES DE LIPÍDIOS, PROTEINA E CARBOHIDRATO EM Chlorella sp.
(D358WC/CMUFPB)
VARANDAS, R.C.R.1; ARAÚJO, V.B.S.1; SILVA, V.M.B.1; SOUZA, A.A.2; SASSI, K.K.B.1;
SASSI, P.G.P.3; ALMEIDA, P.M.3; LIRA, E.B.3; NONATO, N.S.3; CONCEIÇÃO, M. M.2;
SASSI, C.F.C., SASSI, R.3; DUARTE, R.T3; SANTANA, J.K.S.3;TIBUCIO, V.P.3; SILVA, J.A.2
1
Universidade Federal da Paraíba – UFPB, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de
Alimentos, Centro de Tecnologia, Cidade Universitária, Campus I, 58051-900, João Pessoa, Paraíba,
Brasil. 2 Universidade Federal da Paraíba – UFPB, Centro de Tecnologia e Desenvolvimento Regional,
Distrito Industrial de Mangabeira, CEP 58055-000, João Pessoa, Paraíba, Brasil. 3 Universidade Federal da
Paraíba – UFPB, Departamento de Sistemática e Ecologia, CEP 58055-000, João Pessoa, Paraíba, Brasil.
As microalgas são microorganismos fotossintéticos de grande importância pois muitas espécies
podem ser utilizadas como matéria-prima para a indústria de alimentos, farmacêutica, para
produção de biocombustíveis, na aquicultura, na indústria de cosméticos, dentre outros.
Apresentam composição bioquímica diversificada (proteínas, lipídios, carboidratos, ácidos
graxos, pigmentos, vitaminas, minerais) que pode variar dependendo da espécie e das condições
do cultivo. Chlorella é uma microalga unicelular de água doce e uma das espécies mais
cultivadas no mundo juntamente com Spirulina, e possui certificado GRAS (Generally
Recognized As Safe) emitido pelo FDA (Food and Drug Administration), podendo ser utilizada
como suplemento em alimentos sem oferecer risco a saude humana. O objetivo desta pesquisa
foi cultivar e avaliar a composição físico-química da biomassa da microalga Chlorella sp.
(D358WC da coleção de microalas da UFPB – CMUFPB), cepa isolada de um filtro de água de
casa) em ensaio laboratorial. O cultivo foi realizado em bancada no Laboratório de Ambientes
Recifais e Biotecnologia com Microalgas (LARBIMN/UFPB), utilizando balões de fundo chato
de 6 litros contendo 5 litros do meio WC, em camara de cultivo a 25±1 °C com sistema de
iluminação e fotoperíodo de 12 horas, com aeração. O crescimento foi acompanhado por
contagem celular em câmaras Fuchs-Rozenthal em microscópio binocular e também por
análises da fluorescência “in vivo” das amostras em um fluorômetro Turner Design, modelo
10005R. O ensaio foi interrompido na fase estacionária e a biomassa produzida foi concentrada
em centrifuga refrigerada a 18º C, sendo o concentrado congelado e liofilizado. Foram
determinados os teores de proteínas (método de micro Kjedahl), carboidrato (método Derner,
2006 adaptado de Korchet (1976) e lipídios totais (Folch et al., (1957) conforme Lourenço
(2006). O cultivo foi interrompido após 12 dias, no início da fase estacionária. A biomassa da
Chlorella sp. apresentou um rendimento de 0,140 g/L. O teor de lipídio foi de 8%, de proteína
68,2% e de carboidratos 6,9%. Foram encontradas algumas diferenças nos resultados desses
resultados quando comparados com outros estudos, podendo essas diferenças ser atribuídas às
condições do cultivo e/ou às características genéticas da linhagem de Chlorella estudada.
Entretanto, ressalta-se que o elevado teor de proteínas abre possibilidades para investigar a
importancia dessa espécie na produção de ração animal como já é largamente utilizada na
aquicultura, tendo a mesma potencial de inserção em outros setores de produção animal como o
de aves ou para alimentação humana, especialmente nos casos de suplementação de atletas,
recuperação de déficites nutricionais em crianças subnutridas ou na formulação de novos
produtos alimentícios visando uma alimentação saudável.
Palavras-chave: microalgas, Chlorella, bioprospecção
7
CULTIVO MIXOTRÓFICO DE Chlorella vulgaris EM RESÍDUOS INDUSTRIAIS:
OTIMIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIOMASSA E REMOÇÃO DE POLUENTES
MELO, R.G.¹; ANDRADE, A.F.²; SOUZA, A.T.V.²; SILVA, P.E.C¹, HERCULANO, P.N.³;
BEZERRA, R.P.³; VIANA MARQUES, D.A.4; PORTO, A.L.F.³
¹ Universidade Federal de Pernambuco, Centro de Ciências Biológicas, CCB, Av. Prof. Moraes Rego, 1235
– Cidade Universitária, Recife – PE – Brasil. [email protected] 2 Universidade Federal Rural de
Pernambuco, Centro de Apoio à Pesquisa, CENAPESQ, Rua Don Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos,
Recife – PE – Brasil. ³ Universidade Federal Rural de Pernambuco - Departamento de Morfologia e
Fisiologia Animal, DMFA, Rua Don Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil;
4
Universidade de Pernambuco - UPE - Campus Serra Talhada, PE, Brasil.
O tratamento convencional de resíduos gerados pelos diferentes processos industriais possuem
altos custos de capital, energia e utilização de produtos químicos, e a grande maioria não
recupera nutrientes para produzir produtos finais úteis ou comercialmente viáveis. Alguns
desses resíduos possuem potencial para ser reutilizados em outros processos industriais, a
exemplo do cultivo de microalgas, onde os substratos ricos em matéria orgânica podem ser
usados como fonte de nutrientes para estes microrganismos, elevando a produtividade de
biomassa a ser utilizada em diversas aplicações na indústria. Um exemplo deles é o soro de
leite, um resíduo derivado da fabricação de queijos, que apresenta altas taxas de Demanda
Bioquímica de Oxigênio (DBO) e Demanda Química de Oxigênio (DQO) potencializando ainda
mais o seu poder de poluição e exigindo tratamento com maior capacidade de oxigenação para
oxidação da matéria orgânica, além dos altos teores de fósforo e nitrogênio. A milhocina é um
subproduto de beneficiamento de milho, que contém grande quantidade de nitrogênio,
aminoácidos e alta concentração de matéria orgânica. Em relação ao impacto ambiental causado
por estes resíduos destaca-se uma grande ameaça à qualidade da água para consumo humano e
para os solos agrícolas. Em vista disso, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o perfil de
crescimento da microalga Chlorella vulgaris utilizando milhocina e soro de leite como fonte de
suplementação do meio de cultivo padrão, além de determinar as taxas de DQO, nitrogênio e
fósforo totais destes resíduos durante o crescimento da microalga. A microalga C. vulgaris
UTEX 1803 foi obtida originalmente pela Culture Collection of Algae at the University of
Texas (Austin, TX, EUA). Os ensaios foram divididos em três grupos: Cultivo Autotrófico
(CA) utilizando meio de cultura padrão Bold’s Basal (Bischoff & Bold, 1963), Cultivo
Milhocina (CM) com suplementação do meio padrão com 1% do substrato de milhocina e
Cultivo Soro de Leite (CS) suplementando o meio padrão com soro a uma concentração de
10g/L de lactose. Inicialmente a microalga foi cultivada em frascos de Erlenmeyer de 1L
contendo 400 mL de cada meio com uma concentração celular inicial de 50 mg.L-, à
temperatura de 27 ± 1 ºC e iluminância de 72 µmol fótons.m-2.s-1. Ar filtrado foi adicionado
durante todos os ensaios para homogeneização celular e fornecimento de CO2. A determinação
da concentração celular foi realizada através de espectrofotômetro a 685nm e ao final da fase
exponencial as células foram centrifugadas. Foram avaliadas a concentração máxima de
biomassa (Xmáx, g.L-1) e a produtividade máxima (Pmáx, mg.L-1.dia-1). Os sobrenadantes dos
cultivos mixotróficos foram recolhidos para análises físico-químicas dos poluentes através de
procedimentos preconizados pela APHA (American Public Health Association – Standard
Methods for the Examination of Water and Wastewater, 2012). Todos os ensaios foram
realizados em triplicata. Como resultado, a Xmáx de biomassa obtida foi de 0,95g.L-1, 1,60g.L-1 e
2,13 g.L-1 nos cultivos CA, CS e CM, respectivamente. A Pmáx dos três cultivos foi de
75,73mg.L-1.dia-1 (CA), 129,16 mg.L-1.dia-1 (CS) e 173,98 mg.L-1.dia-1 (CM). Em relação aos
poluentes as taxas iniciais encontradas em cada substrato foram de: DQO: 4164,8mgO 2/L (CM)
e 7853,4mgO2/L (CS); Nitrogênio Total: 183,9mgNTK-N/L (CM) e 141 mgNTK-N/L (CS);
Fósforo total: 10,5mgPO4-P/L (CM) e 5,2 mgPO4-P/L (CS). Após o cultivo dos resíduos em C.
vulgaris as taxas de poluentes regrediram para: DQO: 1450,6mgO2/L (CM) e 2107,8mgO2/L
8
(CS); Nitrogênio Total: 87,8mgNTK-N/L (CM) e 39,8 mgNTK-N/L (CS); não foi detectada a
presença de Fósforo Total em ambos grupos após o cultivo. Conclui-se assim que ambos os
resíduos são alternativas viáveis para a redução de custos no processo de produção de biomassa
de C. vulgaris, havendo destaque para a produtividade celular utilizando milhocina como fonte
de suplementação. Além disso, a microalga removeu efetivamente as taxas de poluentes
presentes nos substratos, reduzindo assim os possíveis impactos ambientais causados por eles.
Palavras-chave: microalga, resíduo, poluentes
9
PRODUÇÃO DE BIOMASSA DA MICROALGA Chlorella vulgaris UTILIZANDO
VINHAÇA COMO SUBSTRATO
MELO, R.G.¹; ANDRADE, A.F.²; SOUZA, A.T.V.²; SILVA, P.E.C¹; AGUIAR, E.M.²;
BEZERRA, R.P.³; VIANA MARQUES, D.A.4; PORTO, A.L.F.³
¹ Universidade Federal de Pernambuco, Centro de Ciências Biológicas, CCB, Av. Prof. Moraes Rego, 1235
– Cidade Universitária, Recife – PE – Brasil. [email protected] 2 Universidade Federal Rural de
Pernambuco, Centro de Apoio à Pesquisa, CENAPESQ, Rua Don Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos,
Recife – PE – Brasil.; ³ Universidade Federal Rural de Pernambuco - Departamento de Morfologia e
Fisiologia Animal, DMFA, Rua Don Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil;
4
Universidade de Pernambuco - UPE - Campus Serra Talhada, PE, Brasil.
Uma das mais notáveis e estudadas microalgas verdes é a Chlorella vulgaris, pertencente à
ordem Chlorellales e família Chlorellaceae. Essa espécie habita a água doce e possui forma de
vida unicelular, apresentando células de forma esférica, com cerca de 2-10 μm de diâmetro e
sem flagelos. Este microrganismo pode crescer tanto autotroficamente quanto
heterotroficamente, e por isso é considerada uma alga mixotrófica. A Chlorella vulgaris é
utilizada mundialmente nas indústrias farmacêuticas e de alimentos, portanto várias estratégias
são aplicadas para aumentar a produção de biomassa, de pigmentos e a composição bioquímica.
Em geral, os cultivos de microalgas são realizados em meios de cultura líquidos, onde o cultivo
autotrófico é o mais encontrado, porém outras formas para a produção de biomassa podem ser
destacadas, como a utilização de fontes orgânicas e baratas de substratos suplementando os
meios de cultura tradicionais. Uma alternativa para a redução do custo da produção de biomassa
é o emprego de resíduos industriais como fonte de carbono orgânico, atendendo às necessidades
nutricionais desses microrganismos e contribuindo para a economia e o meio ambiente, uma vez
que se podem evitar possíveis impactos ambientais. Em vista disto, o presente trabalho teve por
objetivo estudar o crescimento da microalga C. vulgaris utilizando vinhaça, um resíduo da
indústria sucroalcooleira, como fonte de suplementação do meio de cultivo. A microalga
Chlorella vulgaris UTEX 1803 foi obtida originalmente pela Culture Collection of Algae at the
University of Texas (Austin, TX, EUA). O pré-tratamento da vinhaça foi realizado através de
hidrólise com HCl concentrado (1:20), ajuste de pH para 6,5 e esterilização em autoclave a 121º
por 20 minutos. Dividiram-se os ensaios em cinco grupos: Cultivo Autotrófico (CA), utilizando
meio de cultivo padrão Bold’s Basal (Bischoff & Bold, 1963), e Cultivo Vinhaça com
suplementação do meio padrão com 0,5% (CV0.5), 1% (CV1), 2% (CV2) e 4% (CV4), de
vinhaça. Inicialmente a microalga foi cultivada em frascos de Erlenmeyer de 1L contendo 400
mL de meio com uma concentração celular inicial de 50 mg.L-, à temperatura de 27 ± 1 ºC e
iluminância de 72 µmol fótons.m-2.s-1. Todos os ensaios foram realizados em triplicata. Ar
filtrado em membrana de 0,22µm foi adicionado durante todos os ensaios para homogeneização
celular e fornecimento de CO2. Os frascos foram mantidos por 14 dias. A determinação da
concentração celular foi realizada através de espectrofotômetro a 685nm e ao final da fase
exponencial as células foram centrifugadas. Foram avaliadas a concentração máxima de
biomassa (Xmáx, g.L-1) e a produtividade máxima (Pmáx, mg.L-1.dia-1). Como resultado, a Xmáx de
biomassa obtida foi de 0,92g.L-1, 0,64 g.L-1, 0,71g.L-1, 0,74g.L-1 e 0,72 g.L-1 em CA, CV0.5,
CV1, CV2 e CV4, respectivamente. As maiores Pmáx foram encontradas nos grupos CA (62
mg.L-1.dia-1) e CV2 (49 mg.L-1.dia-1). Pode-se concluir que a suplementação do meio de cultivo
padrão de C. vulgaris através da utilização de vinhaça apresentou-se de forma viável, fazendo
com que a utilização deste subproduto seja mais uma alternativa para diminuir os custos de
produção de biomassa.
Palavras-chave: microalga, resíduo, cultivo fechado
10
ESTUDO DA EFICIÊNCIA DE EXTRAÇÃO E DA
COMPOSIÇÃO DE PIGMENTOS NA MICROALGA Desmodesmus sp.
SOARES, A.T.1; MARQUEZ JÚNIOR, J.G.1; LOPES RG, L.F.2;
DERNER, R.B.2; ANTONIOSI FILHO, N.R.1
1
Universidade Federal de Goiás, Campus II, Samambaia, Instituto de Química, CEP 74690-900, Goiânia,
Goiás. [email protected] 2 Universidade Federal de Santa Catarina, Departamento de Aquicultura,
Servidão dos Coroas, n. 503, CEP 88061-600, Barra da Lagoa, Florianópolis, Santa Catarina.
Os pigmentos presentes em microalgas são característicos de cada espécie, sendo mais comuns
os carotenoides e as clorofilas. Os carotenóides são classificados como (1) carotenos ou
hidrocarbonetos carotenóides, compostos apenas por carbono e hidrogênio, por exemplo,
licopeno e betacaroteno; e (2) xantofilas ou carotenóides oxigenados, que podem conter grupos
epóxidos, carbonílicos, hidroxílicos, metóxidos ou grupos funcionais de ácido carboxílico,
sendo que os principais exemplos são a violaxantina, a cantaxantina e a zeaxantina. Dentre as
clorofilas, a clorofila a é o pigmento fotossintético majoritário nos fitoplânctons, e têm sido
comumente usada como indicador da produção de biomassa (G. Markou and E. Nerantzis,
Biotechnol. Adv. 31, 1532; 2013). Considerando a importância médica, farmacêutica e
comercial desses pigmentos, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o perfil qualitativo e
quantitativo de pigmentos - obtidos por diferentes métodos de extração e análise por
cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com detector de arranjo de diodos (DAD) na
microalga Desmodesmus sp. cultivada em cilindros de fibra de vidro contendo 100 litros do
meio de cultura f/2 (Guillard, R.R.L. Culture of Marine Invertebrate Animals. Plenum, p.29-60;
1975). A biomassa foi separada pela adição de floculante catiônico de poliacrilamida
denominado Flopam FO 4400 SH, na dosagem de 15 mg L-1 de cultura. Após a floculação e
sedimentação, a biomassa foi filtrada em tela e secada em estufa a 50 °C por 24 h. Com o
objetivo de melhorar o contato com os solventes de extração de pigmentos, a biomassa foi
triturada e os pigmentos foram extraídos por meio de diferentes composições de
solventes (Soares, A.T. Exame de qualificação. Instituto de Química, UFG, 2015). O método de
análise cromatográfica foi baseado em INBARAJ (B. S., Inbaraj, J. T. Chien and B. H. Chen. J.
Chromatogr. A 1102, 193; 2006). A fase móvel do sistema HPLC-DAD foi
metanol/acetonitrila/água (84:14:2, v/v/v) (A) e diclorometano (B). A identificação dos
carotenóides foi feita por comparação com os tempos de retenção e por espectros de absorção
dos picos cromatográficos. Os isômeros cis e trans dos carotenoides foram identificados com
base em dados descritos na literatura (Lacker et al. J Chromatography A, 854, 37, 1999; Inbaraj,
2006; Ross, V. V. and Mercadante, A. Z. J. Agricul. Food Chem. 55, 5062, 2007; Kao, T. H., et
al. J. Pharmaceut. Biomed. Anal. 66, 144, 2012). Como resultado, avaliando a melhor condição
para a extração de luteína e betacaroteno, a mistura hexano/etanol (1:1, v/v) apresentou
rendimento de 391,37 ± 11,77 µg/g para a luteína, e 336,44 ± 9,56 µg/g para o betacaroteno.
Cabe destacar que a segunda melhor condição utilizado para a extração da luteína foi a mistura
hexano/etanol (4:1) e para o betacaroteno a mistura hexano/etanol/acetona (10:6:7, v/v/v),
apresentando rendimentos de 305,83 ± 8,35 µg/g e 293,5 ± 12,89 µg/g, respectivamente. A
extração utilizando um único tipo de solvente (hexano, acetona ou etanol) demonstra similar
eficiência de extração, tanto para luteína quanto para betacaroteno, não sendo capaz de extrair
todo conteúdo destes pigmentos, apresentado baixo rendimento quando comparado com as
misturas de solventes testados. Esta observação pode justificar o baixo rendimento obtido no
processo industrial. A aplicação de gradiente de fase móvel permitiu a separação de 26
carotenoides num tempo total de 40 min de análise. A trans zeaxantina, clorofila b, a luteína,
betacaroteno e alfacaroteno são os pigmentos majoritários, representando, respectivamente,
23,6%, 21,4%, 11,9%, 11,8 e 8,2% do conteúdo total de pigmentos. Nota-se também a presença
de violaxantina, anteraxantina, neoxantina e alguns outros pigmentos minoritários. Desta forma,
11
a microalga Desmodesmus sp. apresenta 55,5% pigmentos de elevado interesse comercial, sendo
eles a zeaxantina, a luteína e os alfa e betacaroteno. Os autores agradecem ao MCTI ao apoio
financeiro concedido por meio do CNPq (Processo nº e 407556/2013-3) e da FINEP (Convênio
nº 01.10.0457.00). Ao CNPq pela bolsa Produtividade em Pesquisa concedida a Aline Terra
Soares e a Nelson Roberto Antoniosi Filho (Processo 312019/2013-0) e à FUNAPE pela
administração dos recursos financeiros.
Palavras-chave: microalgas, pigmentos, extração, cromatografia líquida
12
EXTRAÇÃO DA FRAÇÃO LIPÍDICA PRESENTES NA BIOMASSA MICROALGAL
USANDO FLUIDO SUPERCRÍTICO: AVALIAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS E DA
BIOMASSA RESIDUAL
DERNER, R.B.1; SOUZA, A.L.B.2; SABAA-SRUR, A.U.O.3; CASTRO, R. N.4; MENDES, M. F.2
1
Universidade Federal de Santa Catarina, Departamento de Aquicultura, Florianópolis, SC – Brasil.
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Química, Km 47 antiga RioSão Paulo (Km 7 BR 465), Seropédica, RJ – Brasil. [email protected] 3 Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Departamento de Nutrição, Av. Carlos Chagas Filho, 373, Ilha do Fundão, RJ – Brasil.
4
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Departamento de Química, Km 47 antiga Rio-São Paulo
(Km 7 BR 465), Seropédica, RJ – Brasil.
2
Um método alternativo, viável e promissor para extrair compostos naturais e evitar o uso de
solventes tóxicos é a utilização de dióxido de carbono supercrítico. Atualmente é uma
tecnologia de extração bem conhecida e é considerado um processo verde, uma vez que o CO2 é
reconhecido como um solvente seguro e não inflamável. Uma das principais vantagens da
utilização do dióxido de carbono supercrítico é a sua alta seletividade, além disso, depois
despressurização torna-se CO2 gasoso sendo espontaneamente separado do extrato e o resíduo é
completamente livre de traços de solventes tóxicos. Isso permite uma valorização direta de
ambos, os extratos e os resíduos sem qualquer tratamento, como exemplo, a biomassa resultante
pode ser usada na digestão anaeróbia de diversos micro-organimos, biofertilizantes, entre
outros. Além disso, o CO2 pode ser reciclado de forma segura, que representa um benefício
econômico e ambiental. Devido às características essa técnica de extração vem sendo muito
utilizada na obtenção de moléculas bioativas a partir de microalgas, que se destaca por
apresentar antioxidantes, proteína, ésteres, carotenoides, clorofila, enzimas, antibióticos,
hidrocarbonetos, vitaminas, fitoesteróis, nutrientes, entre outros. O presente trabalho teve como
objetivo estudar a viabilidade técnica da extração supercrítica do óleo da microalga
Desmodesmus sp., empregando dióxido de carbono como solvente, por conseguinte, sua
composição em ácidos graxos e da composição centesimal da biomassa residual. A unidade
experimental consiste, basicamente, de um extrator de 42 mL, uma bomba de alta pressão e uma
válvula micrométrica para a amostragem do extrato. As condições de operação utilizadas foram
de 250 bar e 60º C, 300 bar e 70 °C e 450 bar e 40º C, para vazões de CO2 de,
aproximadamente, 6,04 mL/min. Existem várias metodologias para derivatizar amostras
contendo ácidos graxos, sendo a mais usual as reações de metilação usando trifluoreto de boro
em solução de metanol (BF3-metanol) (Metcalfe et al., 1966). Para análise dos ácidos graxos
totais presente no óleo da microalga Desmodesmus sp. foi necessário inicialmente a
saponificação e posterior esterificação. A caracterização do extrato obtido em diferentes
condições de operação foi realizada através de cromatografia gasosa, permitindo a identificação
dos componentes. Para a analise da biomassa residual foi utilizando as metodologias baseadas
nas normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz (2005) das seguintes análises para caracterização
da composição centesimal da Desmodesmus sp.:Umidade, Proteína (Metódo de Kjeldahl),
Lipídeos (Soxhlet), Resíduo mineral fixo (RMF) e Carboidratos (total foi subtraído do todo
(100%) e o resultado encontrado representa a fração glicídica do produto). Como resultados
obtidos, o rendimento da extração foi calculado através da razão entre a massa extraída e a
massa de biomassa alimentada ao extrator. A extração com melhor resultado em massa extraída
e em relação à composição da fração lipídica foi a que ocorreu na condição de 450 bar e 40 °C
com rendimento de 0,234%; nas demais condições de 250 bar e 60 °C e 300 bar e 70 °C foram
obtidos 0,175% e 0,116%, respectivamente. A biomassa residual após a extração supercrítica foi
avaliada, e os resultados indicaram que é promissora para ser utilizada em diversas áreas, devido
ao seu alto teor de carboidratos e proteínas. A análise por cromatografia gasosa indicou o ácido
mirístico (C14:0), palmítico (C16:0), esteárico (C18:0), oléico (C18:1) e γ-linolênico (C18:3)
como sendo os mais abundantes no óleo da Desmodesmus sp. Pode-se concluir que a extração
13
supercrítica foi uma técnica promissora para a extração do óleo da microalga Desmodesmus sp.,
usando o CO2 supercrítico e estudos estão em andamento para avaliar o potencial
biotecnológico da biomassa residual após a extração supercrítica. Os autores agradecem o apoio
financeiro da CAPES e CNPq pelas bolsas concedidas, FAPERJ pelo apoio financeiro. E as
colaborações dos professores Dr. Roberto Derner, pela doação da biomassa microalgal, Dr.
Armando Sabaa Srur e Dra. Rosane Nora pelas análises da composição centesimal e
cromatográficas, respectivamente.
Palavras-chave: Desmodesmus sp., CO2 supercrítico, composição química, curvas de extração
14
ADEQUAÇÃO AMBIENTAL DE EMISSÃO DA INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS
SÓLIDOS E TRATAMENTO DE FLUENTES AGROINDUSTRIAIS ATRAVÉS DO
CULTIVO DE MICROALGAS EM FOTOBIORREATORES DE LARGA ESCALA
MARIANO, A.B.1; DILAY, E.1; TAHER, D.1; BALMANT, W.1; VARGAS, J.V.C.1
1
Universidade Federal do Paraná, Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento de Energia Autossuntentável Jardim das Américas. Curitiba, PR – Brasil. [email protected]
Este trabalho descreve a implantação e construção de unidade piloto modular para produção
agropecuária sustentável a partir de águas degradadas e resíduos sólidos instalados no Centro
Politécnico da Universidade Federal do Paraná pelo grupo de Pesquisa NPDEAS. Para tanto,
estão sendo utilizados o cultivo de microalgas em fotobiorreatores compactos de via águas
degradadas e resíduos sólidos para geração de bioprodutos e energia como estratégia para uso
eficiente e racional da água e fertilizantes em sistemas de produção integrada. A inovação reside
no uso acoplado de fotobiorreatores, biodigestores e incineradores, promovendo o tratamento de
águas degradadas e esgotos, bem como resíduos sólidos. Os efluentes do biodigestor são usados
como fertilizantes ou aproveitados como nutrientes em fotobiorreatores compactos de cultivo de
microalgas, que também permitem a assimilação de emissões provenientes da incineração de
resíduos sólidos com produção de diferentes coprodutos de alto valor agregado e geração de
energia elétrica distribuída. No caso deste projeto, será utilizada uma usina de geração de 15 kW
de energia. A unidade piloto está dividida em 5 módulos: 1) Unidade de Biodigestores, 2)
Unidade de Fotobiorreatores, 3) Unidade de Operações Unitárias, 4) Unidade produtora de
Ração Animal e 5) Unidade Incineradora com geração de energia elétrica. Em especial, a
unidade de Fotobiorreatores opera com 5 Fotobiorreatores industriais em que cada equipamento
possui 3,5 km de tubos transparentes arranjados em uma área de 10 m2 e possui 12 m3. O
volume total do sistema apresenta, portanto, a capacidade de cultivo de 60 m3 em uma área útil
de apenas 50 m2. Além de funcionarem em conjunto, a tecnologia desenvolvida em cada
unidade permite o desenvolvimento de diferentes produtos que atendem um amplo espectro de
atividades no mercado. O projeto também prevê o desenvolvimento de um modelo matemático
que será ajustado e validado experimentalmente via comparação direta com medições realizadas
no processo implementado industrialmente, determinando constantes de ajuste pela solução de
um problema inverso de estimativa de parâmetros. O aplicativo validado poderá então ser
utilizado para simulação, projeto, controle e otimização desses sistemas para máximo
desempenho. Assim, espera-se que o projeto possa viabilizar empreendimentos de grande porte
em locais sem tratamento de resíduos na produção integrada agropecuária, tais como criação
intensiva de animais, aquicultura de peixes e agricultura sustentável. O projeto encontra-se em
fase final de implantação no pátio de operações do NPDEAS (UPFR/Curitiba) e detalhes atuais
do sistema podem ser verificados pelo endereço www.npdeas.blogspot.com.
Palavras-chave: emissão, incineração, efluentes agroindustriais, resíduos sólidos,
tratamento, microalgas, fotobiorreatores, reatores fechados
15
ANALYSIS OF SAPONIFICATION PROCESS AS OIL EXTRACTION METHOD FROM
MICROALGAE FOR BIODIESEL PRODUCTION
TAHER, D.M.1; BALMANT W.1; OLIVEIRA, A.C.D1; PEIXOTO, P.H.R.1;
VARGAS, J.V.C.1; MARIANO, A.B.1
1
Federal University of Paraná,
[email protected]
Caixa
Postal
19011,
Curitiba,
PR-
Brasil,
CEP:81531-980.
The economic and population growth and the consequent increase in energy demand today
make the search for alternative energy sources becomes critical task for the scientific
community. The microalgae are shown as a possible new source for the production of biofuels
such as bioethanol and biodiesel. One of the major difficulties of microalgae biodiesel
production is the oil extraction from the biomass. The cases reported in the literature are only
analytical and in laboratory scale. This study aimed to evaluate the saponification process on a
pilot scale for the extraction of oil and the consequent production of biodiesel. The energy
consumption analysis of the process was also promoted. The best results demonstrated the
extraction of 100 g of free fatty acids from 2 kg of microalgae dry biomass and the produce of
100 g of esters with 84% of purity. The energy analysis showed that the extraction of fatty acids
from microalgae was feasible energy (energy yield 1.74) when compared to traditional methods
which require the drying of the biomass. Assessing only the drying of biomass, the energy
efficiency was 0.22.
Palavras-chave: saponification, oil extraction, microalgae, biodiesel production
16
AUTOMAÇÃO NO CULTIVO CONTÍNUO DE MICROALGAS
LIMA, D.A.1; MÜLLER, A.C.2; VARGAS, J.C.V.3; MARIANO, A.B.4
1
Engenheiro Mecatrônico, Mestrando do PIPE., NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, Brasil
[email protected] 2 Graduanda de Eng. Química NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, Brasil.
[email protected] 3 Engenheiro Mecânico, PhD., Departamento de Engenharia Mecânica, UFPR,
Curitiba, PR, Brasil. [email protected] 4 Farmacêutico Bioquímico–Industrial, D.Sc., NPDEAS, UFPR,
Curitiba, PR, Brasil. [email protected]
Recentemente as microalgas tem ganhado destaque na sua potencialidade na produção de
combustíveis renováveis e tratamento de efluentes, além de produtos de interesses comerciais
nas indústrias farmacêutica e de nutrição, por exemplo. Devido a esta demanda, diversas
maneiras de se cultivar as microalgas vem sido desenvolvidas a fim de garantir uma maior
produtividade aliada com a qualidade do material. Neste âmbito as tecnologias de automação e
controle ganham papel fundamental nas operações envolvidas no cultivo. Dentre as variáveis de
processo que influenciam o crescimento das microalgas estão: temperatura, pH, CO2 dissolvido,
intensidade luminosa e densidade celular. Efetuando o controle sobre estas variáveis é possível
otimizar as condições de acordo com cada espécie de microalga e também de acordo com a
aplicação desejada. Este trabalho visa à automação de um cultivo de microalgas para a
manutenção da densidade populacional ótima, ou seja, manter o crescimento na sua fase
exponencial. Desta forma é possível operar de modo continuo, obtendo assim biomassa
uniforme e de forma constante por longo período sem a necessidade de possíveis pausas no
processo ou começar um novo cultivo. Um sensor de concentração de baixo custo baseado em
densidade ótica foi desenvolvido. Ele fornece um sinal de 0~5V . Este sinal é recebido por um
controlador Arduino™ Mega 2560. Este controlador possui um conversor analógico/digital de
10 bits, sendo assim o valor do sinal na forma digital varia de 0 - 1023. O valor digital foi
escolhido para simplificação dos cálculos. A calibração foi feita relacionando o valor digital do
sinal com numero de células. Uma amostra foi retirada de cultivos em batelada em fase
avançada. Foram feitas 10 diluições variando proporcionalmente a concentração celular, de
100% de amostra até água pura. A contagem de células foi feita através da Câmara de Neubauer
e um microscópio óptico e para cada amostra diluída foi medido o valor do sinal do sensor. Foi
feita calibração com duas espécies de microalgas: Chlamydomonas chlorastera e Scenedesmus
obliquus obtendo as seguintes relações: y=2.10-5 x+765,06 com R2 = 0,9954 e y = 1,38.10-6 x +
762,38 com R2 = 0,9845 , respectivamente. Onde y é o valor do sinal digital, x a concentração
celular e R² o fator de correlação. Este sensor funciona em conjunto com um sistema de diluição
responsável pela operação em modo continuo. O sistema de diluição é composto de duas
bombas peristálticas de 12 V e também são controladas pelo Arduino™, uma para a adição de
meio de cultivo novo outra para coleta/medição da concentração. O sensor não esta submerso no
cultivo, deste modo as leituras são realizadas através da retirada de amostras com o auxilio da
bomba de coleta. Após a leitura a amostra é devolvida. Um algoritmo de controle realiza
medições a cada 30 mim, e quando o valor de referência (configurado via firmware) é
alcançado, o sistema entra em modo continuo á uma taxa de diluição de 0,031107 h-1,
correspondente a taxa de crescimento celular obtido em experimentos anteriores. O valor do
numero de células ao longo do período de cultivo pode ser acompanhado por um display LCD.
O sistema proposto pode ser usados em diversos tipos de biorreatores e com qualquer tipo de
microalgas, desde que seja feita a calibração, e configurado para outras taxas de diluições. O
sensor apresentou boa resposta na determinação da concentração celular sendo um método
complementar na caracterização da biomassa produzida.
Palavras-chave: automação, sensor, cultivo contínuo, microalgas
17
CONSUMO ENERGÉTICO DA OBTENÇÃO DE BIOMASSA SECA MICROALGAS
CULTIVADAS EM FOTOBIORREATOR INDUSTRIAL
PEREIRA, V.D.1; DE ALMEIDA, G.H.G.2; DA COSTA, M.V.P.3; VARGAS, J.V.C.4; MARIANO, A.B.5
UFPR – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 1 [email protected], 2 [email protected],
3
[email protected], 4 [email protected], 5 [email protected]
O consumo energético mundial é extremamente elevado e as tendências mostram que essa
demanda tende só a aumentar. Dessa forma, evidencia-se a necessidade de fontes alternativas
para suprir as necessidades impostas. Dentre as matrizes energéticas em potencial se destacam
as microalgas, organismos que possuem um teor de lipídeos entre 30% e 70% em relação ao seu
peso seco. Essa característica pode ser muito bem aplicada na produção, por exemplo, de
biodiesel, na qual 75% do custo total de produção é gasto em aspectos relacionados a fontes
lipídicas. Outro fator que está em prol do uso de microalgas é a sua propriedade de crescer em
ambientes diversificados e requisitarem parâmetros de controle menos restritos de fatores como
temperatura e acidez. O cultivo de microalgas como tratamento biológico de resíduos, como
dejeto suíno, já é uma realidade no NPDEAS (Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento de
Energia Autossustentável) através do uso de fotobiorreatores. Englobado nesse processo está a
necessidade de se compreender o gasto energético do processamento do cultivo até a obtenção
da biomassa de microalga seca. O objetivo desse trabalho é analisar o consumo energético em
três diferentes metodologias de recuperação de biomassa seca em fotobiorreatores industriais.
Para tanto, três hipóteses foram avaliadas: i) Aplicando floculação, centrifugação e secagem em
estufa; ii) Apenas centrifugação e subsequente secagem na estufa; iii) floculação e secagem em
duas etapas, ao sol e em estufa. As culturas de Scenedesmus sp. foram realizados em um
fotobiorreator compacto (FBR), que ocupa uma área de 10 m2 e opera com cerca de 12 m3 de
volume. O FBR tem 3,5 quilômetros de tubos de PVC transparente composto por módulos e
estão dispostos alternadamente. Além da estrutura, a fotobiorreator é composto por uma bomba
HP 1, responsável pela circulação do fluido no interior do sistema. Ar atmosférico comprimido
também é fornecido para o fotobiorreator em uma coluna “degasser”. De modo a avaliar o nível
de biomassa no sistema apresentado pH, número de células por volume, biomassa seca e a
densidade óptica (540 nm, 670 nm e 750 nm) foram analisados previamente em triplicata.
Todos os ensaios foram realizados simultaneamente com o objetivo de reduzir o número de
variáveis. Os experimentos que contêm a etapa de floculação foram realizados com 210g de
Tanfloc para cada 1000L de cultivo, homogeneizada durante 10 minutos e foram deixados para
sedimentar “overnight”. As experiências que contêm o passo de centrifugação tiveram tempo de
execução de 30 minutos para as amostras floculadas e 60 minutos para o cultivo puro. As
estufas são equipadas com uma resistência de 3000W. A espessura de todas as bandejas foi
3,5cm. A secagem foi realizada durante 28 horas, período em que as amostras foram
consideradas secas, uma vez que a variações de umidade não foram mais observados. Os testes
de umidade foram conduzidos periodicamente, em períodos de algumas horas. É importante
salientar que o volume processado foi aquém da capacidade dos equipamentos o que proveu
resultados em números absolutos elevados, sem prejudicar as avaliações comparativas. Os
resultados foram: i) 2,13x107J/g de biomassa; ii) 2,23x107J/g de biomassa; iii) 3,11x107J/g de
biomassa. Os testes demonstraram que o processamento que requer menos energia para ser
aplicado é o primeiro, o qual gasta 31,5% menos energia do que a terceira hipótese. Dessa
forma, o processamento número um se apresenta como a melhor alternativa, pois minimiza o
consumo energético, reduz tempo de recuperação e maximiza produção. O objetivo principal
deste estudo consistiu na análise de energética da recuperação de biomassa de cultivo de
microalgas em modo semicontínuo em fotobiorreator desenvolvidas com dejeto suíno. Das três
formas escolhidas para realizar esta recuperação, o melhor equilíbrio entre o custo de energia
gasto energético global e a produção de biomassa seca foi o que contém floculação,
18
centrifugação e secagem em estufa. Foi possível também notar que o passo de secagem é, em
todos os experimentos, o maior custo de energia dos processos. Portanto, um esforço para
desenvolver uma forma mais eficiente de secagem das amostras é indicado. Outra opção é
encontrar uso para biomassa úmida, o que eliminaria a etapa de secagem e daria um impulso no
balanço energético do processo global desenvolvido no NPDEAS.
Palavras-chave: consumo energético, secagem, biomassa, microalgas, fotobiorreator
industrial
19
GENOTOXIC REDUCTION ON FISH CAUSED BY FEED MADE OF
RESIDUAL ALGAE BIOMASS
MARQUES, A.E.M.L.¹; MOTTA, C.M.1; BALEN, R.E.²; PEREIRA, L.D.3; SILVA DE ASSIS, H.3;
MEURER F.²; MARIANO, A.B.4; VARGAS J.V.C.4; CESTARI, M.M.1
1
Universidade Federal do Paraná, Departamento de Genética. [email protected]
Universidade Federal do Paraná, Departamento de Zoologia. 3 Universidade Federal do Paraná,
Departamento de Farmacologia. 4 Universidade Federal do Paraná, Núcleo de Pesquisa e
Desenvolvimento de Energia Autossustentável.
2
Since the last decades, a worldwide discussion about climate changes caused by industrial
process has been raised. Some of the biggest concerns are the increased levels of greenhouse
gases caused by the burning of fossil fuels. An alternative to these problems is to invest in
sustainable energy sources, which aims to combine high efficiency in energy production with
low generation of waste products in order to reduce the impact on the environment. A great
promise in this area is the production of biodiesel through the extraction of microalgae oil
grown in compact reactors. Scenedesmus sp. is used in photobioreactors constructed with
transparent PVC tubes to produce oil for biodiesel production process. Besides the oil
extraction, the Residual Algae Biomass (RAB) can be used in fish farming to nutritionally
enrich the feed. The aim of this study is to evaluate the genotoxic potential of the RAB used as a
food source for fish. Microalgae (Scenedesmus sp.) was grown using a synthetic medium (Chu)
and after the extraction of the oil, the RAB was added to the fish feed in different concentrations
(1, 2 and 3%) and given to Rhamdia quelen (silver catfish). In the experiment, 60 fingerlings
were used (15 for the control group and 15 for each concentration of microalgae) and the feed
was provided three times a day ad libitum during 60 days. The groups were distributed in
randomized blocks and three replicas were made for each treatment. On the 60th day, the fish
were kept in 24-hour starvation, then anesthetized and sacrificed by spinal cord section. For the
comet assay, samples of liver, brain, and blood were used. For the piscine micronucleus and
nuclear morphologic alterations, samples of blood were used. For AChE (acetylcholinesterase),
samples of brain were used. The comet assay of erythrocyte and liver showed that, as the
concentration of RAB increased, DNA damage progressively reduced compared to the control
group. As for the brain tissue, there were no significant changes in any of the analyzed
concentrations. The piscine micronucleus and nuclear morphologic alterations results showed
no differences between the groups. These results indicate that the RAB has no genotoxicity to
the species Rhamdia quelen under these conditions, and give us a good perspective for future
tests with the RAB. More analyzes are being conducted to ensure the safety use of the RAB as a
food source for fish. Algae are the principal biological compartment that provides energy in
aquatic ecosystems, since they can transform inorganic nutrients into energetic organic
molecules. Scenedesmus is a common genus that is cultivated as food or feed source because of
its protein content. Algal biomass have been tested as a food source under more aspects than
traditional food commodities. Future tests will include the growing of algae in different nutrient
sources such as smoke from burning materials and animal wastes.
Palavras-chave: genotoxic reduction, fish, residual microalgae biomass, fish feed
20
MATHEMATICAL MODEL OF MICROALGAE BIOMASS PRODUCTION
USING CO2 FROM FLUE GASES
CORRÊA, D.O.1; BALMANT, W.1; SANTOS, B.1; SELESU, N.F.H.1; MIYAWAKI, B.1;
MARIANO, A.B.1; VARGAS, J.V.C.1
1
Universidade Federal do Paraná, Caixa Postal 19011, Curitiba, PR- Brasil, CEP:81531-980.
[email protected]
The use of microalgae biomass for biofuels production is seen as a promising alternative for its
chemical composition, culture characteristics and t he ability to fix CO2 through photosynthesis,
resulting in increase of the crop productivity and the treatment of different emissions. The
objective of this work is to develop a mathematical model that describes the microalgae growth
an d the biomass production in photobioreactors supplemented with flue gases from diesel
engine. To simplify the analysis, we considered as parameters capable of influencing the
microalgae growth the concentrations of total phosphorus and nitrogen, the CO2 present in the
gas mixture used, as well as temperature and light intensity in the period. Although there are
many models in the literature about the cultivation of microalgae in photobioreactors, these
models do not consider the porosity generated in the liquid medium caused by the injection of
gases and bubbles. Thus, the model presented here describes a more realistic way the dynamics
of the gas in the cultivation solubilization and absorption thereof by microalgae and growth
kinetics and biomass generation. The model proposed can be used as a tool for design and
optimization of microalgae biomass production on an industrial scale.
Palavras-chave: flue gas, CO2, photobioreactor, microalgae, mathematical model
21
MODELLING THE MICROALGAE KINETIC GROWTH IN TUBULAR
PHOTOBIOREACTOR FED WITH BIODIGESTED SWINE WASTEWATER
SELESU, N.F.H.1; CORREA, D.O.1; MIYAWAKI B.1; SANTOS, B.1; MARIANO, A.B.1;
VARGAS, J.V.C.1; BALMANT, W.1
1
Universidade Federal do Paraná, Caixa Postal 19011, Curitiba, PR - Brasil, CEP: 81531-980.
[email protected]
In our days, with the growing environmental concerns new products and new energy matrix
demand the microalgae are receiving special attention by the scientific community due to their
potentiality applications. The kinetics models of microalgae growth are essential features to
overcome the gaps affecting the biomass productivity. Therefore, the current models in the
literature are simplified and do not represent growth in environmental conditions of temperature
and sunlight exposure. By this way, the aim of this study was to develop a mathematical model
and experimentally validate the microalgae kinetic growth in a airlift tubular photobioreactor
fed with biodigested swine wastewater. The development of the model was carried out in Airlift
type reactors in which were tested six culturing conditions to prove that microalgae can growth
mixotrophically to therefore making the correct equations of the model. According to the results
it is concluded that, even being firstly theory, with the developed model of growth it is possible
to take some important information about the process parameters that need to upgrade, such as
the gas exchange and biomass generation in the system. Subsequently, the study will focus on
the experimental validation of the model growth.
Palavras-chave: photobioreactor, biodigested swine wastewater, model, kinetic growth
22
STRATEGIES TO INCREASE THE PRODUCTIVITY OF MICROALGAE BIOMASS
WITH ORGANIC CARBON
SANTOS, B.1; CORRÊA, D.O.1; SILVA, E.1; VARGAS, J.V.C.1; MARIANO, A. B.1
1
Universidade Federal do Paraná, Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento de Energia Autossuntentável Jardim das Américas. Curitiba, PR – Brasil. [email protected]
The microalgae are interesting alternative for the production of biodiesel, compared to using
traditional raw materials such as oil, due to its high photosynthetic efficiency (Franco et al,
2013), biomass doubling in a very short time and high lipid levels used for conversion into
biodiesel. Another important feature of microalgae cultivation systems is its versatility, enabling
to relate various applications in the same process as the treatment of waste water, production of
food supplements, animal feed, pharmaceuticals and chemicals. Microalgae can be cultivated in
three different modes: cultivation in batch, continuous and semi-continuous cultivation. In the
semi-continuous cultivation, a known volume is removed periodically and replaced by fresh
medium. In this type of cultivation, the chemical composition of the cells tends to undergo little
change over time, as they remain growing conditions without limiting factors, such as occurs in
batch cultivations. An important factor in the success of microalgae cultivation for commercial
purposes, is the ability of the micro-organism grow in continuous or semi-continuous crops,
since these systems provide highest biomass production than batch regime. The semicontinuous cultivation has the potential of achieving greater volumetric productivity of biomass
than batch culture, as the harvesting may be done periodically for a long period of time
(Coutteau, 1996). The aim of this study was to find the best cultivation model to enhance the
production of biomass and lipids in a shorter time, evaluating the feasibility of using of the
microalgae Scenedesmus obliquus. In the study were prepared two groups of cultures that were
submitted to different cultivation regime. The batch and semi-continuous cultures were carried
out in 1800 mL in flasks Erlenmeyer using the CHU medium, at 23° C, without photoperiod.
The gas exchange and homogenization of the cultures were promoted by means of atmospheric
air injection, with CO2 concentration at 0.04%. The batch crops have started with cell
concentration of 161·104 cells·mL-1 and 48 mg∙L-1 of biomass. The semi-continuous crop have
started with cell concentration of 129·104 cells·mL-1 and 31 mg∙L-1 of biomass. The semicontinuous crop was kept in regime batch until the 11th day of culture, when it started the semicontinuous regime. The dilutions were performed every 48 hours, where a known culture
volume was replaced with fresh medium. In order to maximize biomass production by
microalgae Scenedsemus obliquus, a heterotrophic stage was integrated into the semicontinuous cultivation, thus, the volumes withdrawn every 48 hours in semicontinuous culture
was kept in the dark with addition of 1.75 g∙L-1∙day-1 of glucose. The heterotrophic culture
lasted for 2, 4 and 10 days. To determine the increase in cellular concentration and to calculate
the rate grow of culture, were performed daily counts on optical microscope with the aid of a
hemocytometer. The dry biomass was determined by gravimetric analysis performed by
filtering aliquots 10 mL of culture in glass microfiber membrane. In order to characterize the
potential use of microalgae to produce biodiesel, the content of the total lipids present in the
biomass produced was quantified using the methodology of cold extraction using a solvent
mixture (chloroform:methanol) as described by Bligh & Dyer (1959). The average productivity
of the biomass obtained semi-continuous cultivation was about 4 times higher than the average
yield of batch cultivation. The maximum productivity of the biomass achieved by Henrard et al.
(2011) was 71 mg∙L-1∙day-1, but it was added bicarbonate during the dilutions. In this study,
without adding any carbon source in dilutions, maximum productivity achieved in the semicontinuous was 150 mg∙L-1∙day-1. According to Henrikson (1994), microalgae can double the
concentration of biomass in 7 days, however, in this study, biomass doubled concentration in 2
days, although this increase can vary between species. Higher productivity found in the
23
integrated system semi-contínuous + heterotrophic was 1300 mg∙L-1∙day-1. There was no change
in the percentage of total lipids found in crops in batch and semi-continuous, which was 13%,
however, the heterotrophic cultivation produced more lipids, reaching 20%. In this study, two
crops regimes were assessed, the batch and semi-continuous cultivation, where the semicontinuous cultivation showed higher productivity. However, by integrating the semicontinuous cultivation with heterotrophic, was obtained 6 times greater productivity.
Palavras-chave: biomass, heterotrophic, production increase
24
SUPERCRITICAL FLUID APPLICATION IN THE
EXTRACTION OF OIL FROM MICROALGAE
OLIVEIRA, A.C.D.1; LIMA, J.C.2; GIUFRIDA, W.M.2; CARDOZO L.F.2; YAMAMOTO C.I.1;
VARGAS J.V.C.1; BALMANT W.1; TAHER D.M.1; PEIXOTO P.H.R.1; MARIANO A.B.1
1
Federal University of Parana, Caixa Postal 19011, Curitiba, PR - Brasil, CEP:81531-980 [email protected] 2 State University Maringa.
The objective of this study was to apply the extraction technique in supercritical fluid
microalgae oil and compare with the results obtained by extraction methods already tested in the
group (saponification and extraction hot). This work was developed in Supercritical Technology
Laboratory, Department of Chemical Engineering at the State University of Maringa. The
sample was dry biomass of microalgae Scenedesmus spp grown in NPDEAS (Center for
Research and Development in self-sustaining Energy). The supercritical extractor Teledyne Isco
brand, model 500D was used. In each extraction, the biomass of about 40 g were used. Eight
experiments were run by varying the pressure, temperature and gas and / or solvent drag
employees. Carbon dioxide, propane and ethanol when used pure did not show satisfactory
results, with extraction between 1.82 and 3.83%. When used in propane and carbon dioxide gas
with the use of ethanol results were much higher, with 9.19% of the increased fat content
obtained. New experiments will be further carried out to determine the best condition of
extraction and also the selectivity.
Palavras-chave: supercritical oil extraction, biomass, microalgae
25
PRODUÇÃO DE BIOMASSA A PARTIR DA MICROALGA Scenedesmus sp.
CULTIVADA COM ADIÇÃO DE RESÍDUO AGROINDUSTRIAL MILHOCINA
SOUZA, A.T.V.¹; SILVA, P.E.C.²;MELO, R.G.³; SILVA, M.F.³;AGUIAR, E.M.¹;
ANDRADE, A.F.¹;VIANA MARQUES, D.A.5; HERCULANO, P.N.4; PORTO, A.L.F.4; BEZERRA, R.P.4
¹ Universidade Federal Rural de Pernambuco, UFPRE, Rua Dom Manuel de Medeiros, s/n. Dois Irmãos,
Recife- PE- Brasil. [email protected] ² Universidade Federal de Pernambuco, UFPE, Programa
de pós-graduação em Biologia Aplicada à Saúde, Av. Professor Morais Rego, 1235- Cidade Universitária,
Recife – PE- Brasil. ³ Universidade Federal de Pernambuco, UFPE, Programa de pós-graduação em
Ciências Biológicas, Av. Professor Morais do Rego, 1235 – Cidade Universitária, Recife – PE - Brasil.
4
Universidade Federal Rural de Pernambuco, UFRPE, Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal,
DMFA, Rua Dom Manuel de Medeiros, s/n. Dois Irmãos, Recife- PE- Brasil. 5 Universidade de Pernambuco,
UPE, Campus Serra Talhada, Serra Talhada – PE- Brasil.
Microalgas são conhecidas por produzir compostos de alto valor agregado como lipídeos
essenciais, vitaminas, proteínas e pigmentos. De acordo com o tipo de fonte de carbono e
energia luminosa, os micro-organismos podem ser: autotrófico, heterotrófico e mixotrófico. No
cultivo autotrófico, as microalgas utilizam a luz como fonte de energia e o tipo de carbono
usado é inorgânico. Em condições heterotróficas, microalgas fazem uso apenas de carbono
orgânico como fonte de energia. Em cultivo mixotrófico, há uma combinação dessas condições,
fazendo uso de luz e os dois tipos carbono, orgânico e inorgânico. Microalgas podem ser
cultivadas em vários tipos de resíduos ou subprodutos industriais orgânicos, sendo uma
alternativa para remediar resíduos produzidos em vários processos industriais, produzindo
concomitantemente, uma biomassa de alto valor agregado ou servir como uma fonte de
potencial para gerar energia. Processos industriais geram grandes quantidades de subprodutos,
que podem ser usados como fonte de carbono orgânico para a cultura de microalgas. A
milhocina é um subproduto da maceração do milho, sendo utilizado principalmente como
alimento complementar na fabricação de ração para aves e ruminantes. O Objetivo desse
trabalho foi avaliar a produção de biomassada microalga Scenedesmus sp. cultivada em meio
mineral padrão BG- 11 em diferentes concentrações de milhocina: 0%, 0,25%, 0,5%, 0,75%,
1%, 2% e 4%. A concentração celular foi determinada por turbidimetria a 665nm. A
concentração celular máxima (Xm) e a Produtividade máxima (Pmáx) do cultivo autotrófico foi
de 2048±362 g/L após 16 dias de cultivo e 66g/L/dia, respectivamente. No cultivo mixotrófico
de Concentração de milhocina (Cm) 0,25% obteve o maior valor de Xm de 1534±230 g/L e
Pmáx de 41 g/L/dia. Com um aumento na concentração de milhocina, foi observado uma
redução nos valores de Xm, obtendo níveis inibitórios nas concentrações a partir de 0,75%. Um
aumento de Cm proporcionou um aumento na coloração do meio o que pode ter contribuído
para uma redução na disponibilidade de luz para as células fotossintetizantes, reduzindo o valor
de Xm. Por outro lado, o maior valor de Pmáx foi obtido nos cultivos mixotrófico com maiores
concentrações de milhocina. Nesses cultivos, o tempo de cultivo foi curto o que ocasionou
valores elevados de Pmáx. Nos cultivos a 1, 2 e 4%, as células cresceram apenas no 1º dia,
ocasionando morte celular. Embora as maiores produtividades encontradas tenham sido em Cm
a partir de 1%, essas condições apresentaram Xm inferiores. A condição autotrófica apresentou
maior produção de biomassa microalgal de Scenedesmus sp. quando comparada a condição
mixotrófica enriquecida com milhocina, entretanto suplementação com milhocina pode ser
usada para produção de metabólitos específicos.
Palavras-chave: cultivo, autotrófico, mixotrófico
26
PRODUÇÃO DE PROTEASES A PARTIR DA MICROALGA Scenedesmus sp.
CULTIVADA EM RESÍDUO AGROINDUSTRIAL MILHOCINA
SOUZA, A.T.V.¹; SILVA, P.E.C.²; MELO, R.G.³; SILVA, M.F.³; AGUIAR, E.M.¹; ANDRADE, A.F.¹;
VIANA MARQUES, D.A.5; HERCULANO, P.N.4; PORTO, A.L.F.4; BEZERRA, R.P. 4
¹ Universidade Federal Rural de Pernambuco, UFPRE, Rua Dom Manuel de Medeiros, s/n. Dois Irmãos,
Recife- PE- Brasil. [email protected] ² Universidade Federal de Pernambuco, UFPE, Programa
de pós-graduação em Biologia Aplicada à Saúde, Av. Professor Morais Rego, 1235- Cidade Universitária,
Recife – PE- Brasil. ³ Universidade Federal de Pernambuco, UFPE, Programa de pós-graduação em
Ciências Biológicas, Av. Professor Morais do Rego, 1235 – Cidade Universitária, Recife – PE - Brasil.
4
Universidade Federal Rural de Pernambuco, UFRPE, Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal,
DMFA, Rua Dom Manuel de Medeiros, s/n. Dois Irmãos, Recife- Pe- Brasil. 5 Universidade de Pernambuco,
UPE, Campus Serra Talhada, Serra Talhada – PE- Brasil.
Microalgas são conhecidas por produzir compostos de alto valor agregado como lipídeos
essenciais, vitaminas, proteínas e pigmentos. Podem ser cultivadas em vários tipos de resíduos
industriais orgânicos, como alternativa para reutilização de descarte de várias indústrias e servir
de fonte para obtenção de energia. A milhocina é um subproduto da maceração do milho,
contém grande quantidade de nitrogênio, aminoácidos, dentre outros nutrientes. As proteínas
possuem diversas funções como estruturais, transportadores, reguladoras, enzimática dentre
outras. Proteínas com função enzimática são denominadas proteases. Vegetais, animais e microorganismos são fontes de proteases que podem ser utilizadas em diversas aplicações industriais
como processamento de alimentos, bebidas, formulação de detergentes e medicamentos. O
objetivo desse trabalho foi avaliar a produção de proteases a partir da microalga Scenedesmus
sp. cultivada autotroficamente ou mixtroficamente, com adição de milhocina em diferentes
concentrações. As células foram cultivadas em meio BG-11, nos cultivos autotróficos e, nos
cultivos mixotróficos foram adicionados milhocina previamente tratada nas concentrações:
0,25% e 0,5%. A extração das proteínas foi feita por homogeneização da biomassa microalgal
liofilizada, utilizando tampão fosfato pH 7.0 a 0.1 M durante 30 minutos e temperatura
ambiente. Em seguida o homogeneizado foi centrifugado a 15.000 rpm por 10 minutos a 4 °C.
O sobrenadante foi utilizado. A atividade proteásicafoi determinada utlizando espectrofotômetro
a 450 nm.Os valores encontrados na atividade proteásica para o cultivo autotrófico foi de
4,5±1,2 U/ml, seguido pelo cultivo na concentração de milhocina (Cm) 0,25% de 11±2,5U/ml.
Por fim as proteases encontradas no cultivo Cm 0,5% foi de 11±0U/ml. O cultivo livre de
milhocina apresentou pouca produção de enzimas proteásicas, pois não recebeu indução para
produzi-las. Os valores encontrados nos cultivos mixotróficos não diferiram significativamente
em relação a Cm adicionada, entretando a condição com adição de milhocina a 0,25% mostrou
produzir melhores resultados de enzimas proteásicas pela suplementação com milhocina.
Palavras-chave: proteína, metabólitos, suplementação
27
ATIVIDADE ANTIOXIDANTE IN VITRO DA Chlorella sp. (CHLOROPHYTA)
BARACHO, B.M.1; FREITAS, J.O.1; COSTA, K.S.1; BEZERRA, R.M.1; LIMA. R.L.1; ALENCAR. D.B.1;
PIRES-CAVALCANTE, K.M.S.1; SAMPAIO, A.H.1; SAKER-SAMPAIO, S.1
1
Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia de Pesca,
Av. Humberto Monte s/n, Campus do Pici, Fortaleza, CE – Brasil. [email protected]
Microalgas são reconhecidas como boas fontes de importantes nutrientes e como possuidores de
propriedades benéficas à saúde humana. Estudos mostram que elas são capazes de estimular o
sistema imunológico e são possuidoras de atividade antibacteriana, antitumoral, antiinflamatória, antioxidante entre outras. O objetivo deste trabalho foi analisar a capacidade
antioxidante dos extratos etanólicos de Chlorella sp., comercializadas em cápsulas como
suplemento alimentar. Para evitar a identificação dos seis fabricantes, eles foram identificados
de A a F. Três porções de 0,5 g de cada suplemento foram suspensas em etanol na proporção de
1:20 (p/v), colocadas em erlemeyers e incubadas por 24 h. Após este processo inicial de
extração, os extratos de cada suplemento, separadamente, foram concentrados e filtrados. O
material retido no filtro foi submetido a mais duas extrações, para finalmente se obter o extrato
etanólico, a partir do qual foram feitas diluições para as concentrações 12,5; 25; 50 e 100 µg
mL-1. A atividade antioxidante foi determinada através da quantificação do conteúdo fenólico
total (CFT), capacidade de sequestro do radical DPPH, habilidade de quelação de íons ferrosos
(FIC), poder de redução de íons férricos (FRAP) e branqueamento do β-caroteno (BCB). A
quantificação de CFT variou de 5 a 12 mg de ácido gálico equivalente (AGE)/g de extrato,
sendo o fabricante C o que apresentou o maior valor. A capacidade de sequestro do radical
DPPH de todos os extratos etanólicos de Chlorella sp. foi semelhante, em todas as
concentrações testadas, variando entre 20% e 30%. Houve uma grande variação nos resultados
do FIC para os extratos etanólicos de Chlorella sp. dos seis fabricantes, sendo E e F aqueles que
apresentaram melhores resultados, com valores de 15% a 20%, exceção feita à concentração
100 µg mL-1, em que o suplemento B apresentou atividade de aproximadamente 30%. Os
valores de FRAP foram semelhantes para todos os fabricantes com absorbâncias oscilando no
intervalo de 0,10 e 0,13. BCB nos extratos etanólicos de Chlorella sp. de todos os fabricantes,
nas concentrações 12,5 e 25 µg mL-1, variou entre 25% e 30%. Entretanto, nas concentrações
mais elevadas (50 e 100 µg mL-1), os suplementos E e F apresentaram atividades próximas de
50%, superiores às observadas nos outros suplementos (A, B, C e D), que foram de no máximo
40%. Com base nos resultados obtidos com as metodologias utilizadas, pode-se afirmar que os
extratos etanólicos de Chlorella sp., comercializada como suplemento alimentar, apresentaram
atividade antioxidante, possibilitando considerar esta microalga uma fonte natural de compostos
bioativos com atividade antioxidante.
Palavras-chave: microalga, suplementos alimentares, compostos bioativos
28
AVALIAÇÃO DA PRODUTIVIDADE DE BIOMASSA DE MICROALGAS UTILIZANDO
VINHAÇA COMO MEIO DE CULTIVO
FERNANDES, M.S.1,2; NASCIMENTO, R.C.1,2; BRUNALE, P.P.M.1; BRASIL, B.S.A.F.1
1
Embrapa Agroenergia, Parque Estação Biológica, Brasília/DF, Brasil, 70770-901. 2 Universidade Federal
do Tocantins, Zona Rural, Gurupi/TO, 77402-970. [email protected]
A vinhaça é o resíduo final da fabricação do álcool etílico por via fermentativa, caracterizada
como um efluente de destilarias com alto poder poluente e alto valor fertilizante. É rica em
matéria orgânica e em importantes componentes químicos como C, N, P, K, Ca, Mg, S, F, Z,
Co, Mn, entre outros (PREVITALI, N. R. Uso de vinhaça para fertirrigação. Monografia
(Graduação), 60 f, 2011). A carga poluidora da vinhaça é cerca de cem vezes maior que a do
esgoto doméstico, principalmente devido ao baixo potencial hidrogeniônico (em torno de 4,5) e
à presença da alta demanda bioquímica de oxigênio (DBO). De acordo com (LELIS NETO, J.
A. Monitoramento de componentes químicos da vinhaça aplicados em diferentes tipos de solo.
Dissertação (Mestrado), 89 f, 2008), para cada 1 litro de álcool produzido, são gerados cerca de
13 litros de vinhaça. A disposição final mais empregada para este subproduto tem sido o uso in
natura como fertilizante, apesar de tal aplicabilidade ser limitada devido à saturação do solo por
nutrientes, e dos riscos associados à contaminação do lençol freático (VAN HAANDEL, A. C.
Aproveitamento dos subprodutos de destilarias de álcool para proteger o meio ambiente e
aumentar a rentabilidade, p. 3-8, 2000). Na tentativa de remediar a problemática da vinhaça,
uma possível alternativa seria a utilização deste efluente como elemento nutricional para a
produção de microalgas, com objetivo de obter biomassa algal para diversas finalidades.
Microalgas são microrganismos fotossintéticos, que apresentam ampla capacidade de se
desenvolverem em baixos níveis de nutrientes, gerando biomassa rica em ácidos graxos,
proteínas e carboidratos (RIBEIRO, D. M.; MINILLO, A.; FONSECA, G. G.; GODOY, H. C.
Biotecnologia Sustentável: Possibilidades de utilização de resíduos da produção de açúcar e
álcool para a produção de biodiesel através de microalgas, p. 1-5, 2011). Possuem ampla
aplicabilidade nas indústrias de alimentos, farmacêutica, cosmética, na área ambiental e grande
potencial na produção de biocombustíveis. Diante do exposto, objetivou-se com este trabalho,
avaliar a eficiência na produção de biomassa de cepas de microalgas, em função de diferentes
meios de cultivo a base de vinhaça, a fim de verificar a viabilidade do uso deste resíduo da
indústria sucroenergética no cultivo de microalgas, bem como identificar a cepa mais
promissora à produção de biomassa. Avaliou-se o crescimento e a produção de biomassa de
quatro cepas de microalgas selecionadas a partir da Coleção de Microrganismos
Fotossintetizantes da Embrapa Agroenergia. As quatro cepas pertencem à divisão Chlorophyta:
LBA8 (Chlamydomonas lewinii), LBA32 (Micractinium sp.), LBA39 (Chlorella sorokiniana) e
LBA40 (Chlamydomonas biconvexa). As microalgas foram cultivadas por 7 dias a 30°C, com
agitação contínua por meio de injeção de ar atmosférico (5 L/h), fotoperíodo de 16h:8h
(luz/escuro) e intensidade luminosa de 15.000 lux, em quatro meios distintos: (1) Vinhaça (2)
Vinhaça clarificada; (3) Vinhaça enriquecida com fósforo e nitrogênio; (4) Meio básico Bold
(BBM). O meio de cultivo (1) Vinhaça, foi empregado em duas condições diferentes: Vinhaça
na ausência de luz e vinhaça com luz em fotoperíodos de 16h:8h (claro/escuro). Todos os outros
meios foram utilizados com regulação em fotoperíodos. A concentração inicial de células foi de
(T0) de 1 x 106 células/ml (0,047 ± 0,014 g/L). A produção de biomassa foi determinada por
técnica de peso seco e o crescimento por contagem celular em câmara de Neubauer. Os
resultados demonstraram que todos os meios de cultivo testados favorecem o crescimento das
cepas. Contudo, a condição vinhaça com fotoperíodos 16:8 (claro/escuro) promoveu o maior
acúmulo de biomassa, ao apresentar uma concentração final superior a 2,5 g L-1 nas quatro cepas
de microalgas. As cepas LBA8, LBA32, LBA39 e LBA40 apresentam potencial para produção
de biomassa, porém a cepa LBA32 se destacou ao apresentar a maior produtividade média
29
diária de biomassa (443 ± 16,9 mg L-1 dia-1) e maior rendimento do número de células (7,18±
0,18 células.dia-1), quando cultivada em vinhaça com fotoperíodos 16:8 (claro/escuro).
Palavras-chave: Chlamydomonas, Chlorella, Micractinium, setor sucro-energético
30
CULTIVO DE MICROALGAS EM VINHAÇA UTILIZANDO
FOTOBIORREATORES DO TIPO PLACA PLANA
NASCIMENTO, R.C.1,2; FERNANDES, M.S.1,2; BRUNALE, P.P.M.1; BRASIL, B.S.A.F.1
1
Embrapa Agroenergia, Parque Estação Biológica, Brasília/DF, Brasil, 70770-901. 2 Universidade Federal
do Tocantins, Zona Rural, Gurupi/TO, 77402-970. [email protected]
Microalgas são seres fotossintéticos de crescimento rápido e estrutura celular simples
(unicelular ou colonial). Apresentam alto teor lipídico e baixa necessidade de solo para
produção. Por apresentarem capacidade de se desenvolver em condições adversas, o uso de
resíduos agroindustriais como meio de cultivo é promissor (MATA, T. M.; MARTINS, A. A.;
CAETANO, N. S. Microalgae for biodiesel production and other applications: A review.
Renewable and Sustainable Energy Reviews, p. 217–232, 2010). A vinhaça é um composto rico
em matéria orgânica, elevada DBO (demanda bioquímica de oxigênio) e baixo pH. Estima-se
que para 1L de etanol seja gerado em torno de 13L de vinhaça (NETO, J. A. L. Monitoramento
de componentes químicos da vinhaça aplicados em diferentes tipos de solo. Dissertação de
mestrado, 2008). O cultivo de microalgas é tradicionalmente feito em fotobiorreatores. Podem
ser do tipo aberto ou fechado (MATA, T. M.; MARTINS, A. A.; CAETANO, N. S. Microalgae
for biodiesel production and other applications: A review. Renewable and Sustainable Energy
Reviews, p. 217–232, 2010). Os fotobiorreatores fechados têm a vantagem de permitir o melhor
controle das condições de cultura (pH, temperatura, iluminação) e menor risco de contaminação.
Porém, os custos de produção são mais elevados devido ao maior consumo de energia e
equipamentos mais sofisticados. Nos fotobiorreatores abertos a produção é mais barata, pelo
baixo consumo de energia. No entanto, apresentam alta vulnerabilidade à contaminação
(MATA, T. M.; MARTINS, A. A.; CAETANO, N. S. Microalgae for biodiesel production and
other applications: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, p. 217–232, 2010).
Esta pesquisa busca desenvolver um protótipo de fotobiorreator fechado com aeração air lift
para cultivo de microalgas. Neste trabalho desenvolveu-se um protótipo de fotobiorreator do
tipo placa plana (FBM), baseado no modelo de descrito por GRIS, L. R. S. Produção da
Microalga Nannochloropsis oculata em Fotobiorreator Airlift. Dissertação de mestrado, 2011;
com volume de trabalho de 15L. O FBM foi construído em acrílico de base retangular com 35
cm de largura, 10 cm de espessura e 50 cm de altura. Utilizaram-se duas cepas de microalgas
(LBA8 e LBA40) do gênero Chlamydomonas sp., provenientes da coleção de microrganismos
fotossintetizantes da Embrapa Agroenergia e, como meio de cultivo a vinhaça, cedida pela
Usina Jales Machado S.A. (Goianésia/GO). O cultivo foi conduzido em duas réplicas do FBM,
uma para cada cepa, o qual durou 11 dias com aeração de 35 L/h, vazão de CO 2 a 3% da vazão
de ar, temperatura de 30°C, iluminação de 15.000 Lux, fotoperíodo de 16/8 horas de luz/escuro
e pH inicial de 8,0. Diariamente, foi realizado o monitoramento do pH, assim como da biomassa
produzida e do número de células através da retirada de amostras. O pH final dos cultivos foi de
6,76 para LBA8 e 7,22 para LBA40. A produtividade do inóculo cultivado em erlenmeyers foi
aproximadamente duas vezes maior do que aquele cultivado no fotobiorreator. O aumento de
escala de trabalho pode ser o motivo da reduzida produtividade. Comparando com os resultados
de (HUANG, J.; LI, Y.; WAN, M.; et al. Novel flat-plate photobioreactors for microalgae
cultivation with special mixers to promote mixing along the light gradient. Bioresource
technology, p. 8–16, 2014.) o FBM apresentou similaridade de produtividade com todos os
modelos testados, com uma ressalva, o meio utilizado por aqueles autores é sintético com fontes
de nitrato (NaNO3), fosfato (NaH2PO42H2O) e solução metálica rica em sílica. Os meios
sintéticos para escala de bancada são mais eficientes, trazem resultados melhores e mais
rápidos. Para escalas maiores, no entanto, o balanço energético é negativo, pois os fertilizantes
químicos são derivados de fontes fósseis (BRENNAN, L.; OWENDE, P. Biofuels from
microalgae-A review of technologies for production, processing, and extractions of biofuels and
31
co-products. Renewable and Sustainable Energy Reviews, p. 557–577, 2010). Por meio dos
resultados obtidos neste trabalho conclui-se que o fotobiorreator de placas planas produzido em
acrílico é funcional, mas otimizações serão necessárias para atingir o potencial produtivo das
microalgas testadas.
Palavras-chave: fotobiorreator tipo placa plana, air lift, vinhaça, Chlamydomonas
32
SUGAR CANE MOLASSES AS A POTENTIAL SOURCE FOR MIXOTROPHIC
GROWTH OF MICROALGAE Haematococcus pluvialis
SCARDOELI-TRUZZI, B.1; SIPAÚBA-TAVARES, L.H.1
1
Centro de Aquicultura, Universidade Estatual Paulista - Unesp, Via de Acesso Professor Paulo Donato
Castellane s/n, Jaboticabal, SP – Brasil. [email protected]
Chlorophyceae Haematococcus pluvialis Flotow (Volvocales) is a green unicellular freshwater
microalga and one of the most biotechnologically important species. In fact, it is one of the best
sources of the carotenoid astaxanthin that develops resistant cells, cysts or aplanospores in stress
conditions, with the accumulation of lipids. The biochemical composition of species of
microalgae is highly diversified and related to each species and to culture medium. Lipid
accumulation occurs during cyst formation, which may be induced by stress factors, such as
nutrient limitation. Protein is an important cell component and plays a key role in metabolic
activity. Protein content is directly influenced by the amount of nutrients, mainly nitrogen, in
the culture medium. Some species of microalgae may develop in mixotrophic conditions. In
other words, they assimilate glucose as carbon and energy source even though glucose increases
culture costs with high liabilities in large scale production. Another way to solve the issue is
using alternative glucose sources, such as sugarcane molasses which is being tested for some
species in Brazil. Current analysis determines the best concentration of sugarcane molasses and
evaluates the growth and the development of the microalga H. pluvialis under mixotrophic
conditions of culture. Haematococcus pluvialis (CMEA 227 C1), retrieved from the culture
collection of the Biology Department of the Federal University of Rio de Janeiro, Rio de
Janeiro, Brazil, was initially cultivated in standard sterilized WC medium (Guillard and
Lorenzen, 1972) at 23 ± 2°C, with continuous illumination. After 7 days (exponential phase),
200 mL were inoculated in culture media and later up-scaled to 2 L. Only green motile cells
were used as inoculums for the experiment. Six concentrations (0.25; 0.50; 0.75; 1.0; 1.25 and
1.5 g/L) were tested to determine the best concentration of molasses; microalgae were cultivated
in 2L flasks with medium WC. Cell growth in triplicate was assessed during 15 days; after this
period, a new experiment was undertaken with molasses concentration which had the best
growth performance for the species during 28 days by evaluating growth, lipid rates and protein.
Growth was monitored by cell count; 1-mL aliquots were removed daily and counted on a
Neubauer haemocytometer in triplicate. Lipid and protein contents were performed according to
A.O.A.C (1990). The biomass was harvested on days 1, 7, 14, 21 and 28, centrifuged and
lyophilized. Results of the first experimental stage (to determine the best concentration of
molasses) showed that the concentration of 0.75 g/L molasses is the best amount for
mixotrophic culture of the species, with maximum cell density at 2.58 x 105 cell.mL-1, after the
13th day of growth. The second stage in the evaluation of the culture with the addition of
molasses (mixotrophic culture) showed maximum cell density at 3.60 x 105 cell.mL-1 on the 25th
day of growth. High protein concentrations occurred under mixotrophic conditions averaging
34%. Although highest protein rates (42%) were reported on the first week of culture, high
protein rates implied low lipid rates, with rates averaging 2%. Results were due to high N rates
in the media which caused alga growth. H. pluvialis has different characteristics: high growth
rate occurs in favorable nutrient, temperature and luminosity conditions. Its composition has the
highest protein levels, whilst lipid synthesis by the species is related when it is cultivated under
stress conditions, such as high luminosity/temperature, low nitrogen level and other factors.
Results show that sugarcane molasses is a low cost alternative source of glucose, with best
levels at 0.75 g/L. Microalga Haematococcus pluvialis may be cultivated in a mixotrophic
system to improve its yield. The authors would like to thank CAPES for funding; thanks are
also due to the research team of the Laboratory of Limnology and Plankton Production.
Palavras-chave: alternative media, biochemical composition, low cost
33
FLOCULAÇÃO DA BIOMASSA DE MICROALGAS COM
POLICLORETO DE ALUMÍNIO
SILVA, H.R.1; ANDRADE, D.S.2; GUEDES, C.L.B.1
1
Universidade Estadual de Londrina, Centro de Ciências Exatas, Departamento de Química, Mestrado em
Bioenergia, Rod. Celso Garcia Cid, PR 445 km 380. Londrina, PR – Brasil.- [email protected] 2 Instituto
Agronômico do Paraná, Laboratório de Microbiologia. Rod. Celso Garcia Cid, PR 445 km 375. Londrina,
PR – Brasil.
A produção de biocombustíveis a partir da biomassa das microalgas, especialmente o biodiesel,
tornou-se um tema de grande interesse nos últimos anos. Principalmente por indícios de
aumento do aquecimento global, devido a elevados níveis de gases que causam o efeito estufa
(especialmente o CO2) e por saber que os combustíveis fósseis são finitos. Desta forma torna-se
de extrema importância a produção de energias renováveis. As microalgas possuem grandes
vantagens para produção de biodiesel, por apresentar altos teores de lipídeos em sua biomassa,
rápido crescimento e não comprometer a produção de matéria prima alimentícia, forragens entre
outros derivados agrícolas. Os sistemas de produção das microalgas são realizados em diversos
tipos de biorreatores e tanques utilizando a luz solar ou fonte artificial proveniente de lâmpadas.
Uma das etapas importantes após o período de cultivo das microalgas é a concentração e
separação da biomassa microalgal do meio de cultura. O alto custo da colheita e secagem
apresenta grandes desafios para a utilização comercial das microalgas, em cultivos destinados à
produção de biocombustíveis. Estudos relativos ao cultivo de microalgas em larga escala
concordam em um ponto: não existe um método de colheita universal para resolver todos os
problemas de recuperação da biomassa. Desde o início das pesquisas sobre cultivo de
microalgas em larga escala, o custo mínimo estimado para o processo de colheita é de 20% a
30% do valor total do custo da produção, influenciando diretamente na viabilidade econômica
da produção de microalgas. O método de floculação é descrito como um método promissor para
a colheita microalgas, com baixo custo, e atualmente várias tecnologias estao sendo
desenvolvidas para alcançar uma eficiente floculação.Assim, o objetivo deste trabalho foi
utilizar a análise de superfície de resposta para definir as condições ótimas da eficiência da
floculação com policloreto de alumínio- PAC, visando concentrar células de três espécies de
microalgas com alto potencial para produção de biocombustíveis. As estirpes de microalgas
avaliadas foram: Neochloris oleoabundans (UTEX LB1185) e Botryococcus braunii (UTEX
572) e Chlorella vulgaris (IPR-Chlv7123). O ambiente de cultivo foi em câmara de crescimento
com fotoperíodo de 12 h com temperatura controlada de 28,0 ± 2,0°C, na fase luminosa, e 22,0
± 2,0°C, na fase escura, com densidade de fluxo de fótons da radiação fotossinteticamente ativa
de aproximadamente 100 ± 20 µE m-2 s-1, utilizando quatro lâmpadas fluorescentes tubulares
(65 W cada) dispostas paralelamente na parte superior do recipiente para cultivo da microalga, e
também em casa de vegetação de vidro exposto a luz solar. O meio de cultivo utilizado foi o
BBM. O planejamento experimental Box-Behnken foi realizado com o auxílio do programa
STATISTICA 7.0 constituído de 16 experimentos com quatro repetições no ponto central. As
três variáveis independentes analisadas foram a concentração de PAC (0,50 e 100 ppm), pH
(6,0; 7,5 e 9,0) e tempo de sedimentação (15, 30 e 45 minutos). A variável resposta analisada foi
a densidade óptica do sobrenadante a 670 nm, após o tempo de sedimentação e desta forma foi
calculado a porcentagem de floculação. A eficiência da floculação de microalgas com PAC foi
acima de 78% para N. oleoabundans, e acima de 94% para B. braunii e acima de 71 % para
Chlorella Vulgaris. Conclui-se que, as técnicas de floculação com policloreto de alumínio PAC para concentração de biomassa em cultivo de microalgas foi eficiente e pode ser aplicada
em cultivos em grande escala para produção de bioenergia. Os autores agradecem o apoio
financeiro da CAPES e da Fundação Araucária.
Palavras-chave: Neochloris oleoabundans, Botryococcus braunii, Chlorella vulgaris
34
AVALIAÇÃO DA PRODUÇÃO DE LIPÍDIOS TOTAIS E CAROTENOIDES TOTAIS EM
DUAS CONDIÇÕES DE CULTIVO DE Dunaliella sp.
CRUZ, G.S.¹, SANTOS, P.H.C.¹, TEIXEIRA, C.M.L.L.¹
¹ Laboratório de Biotecnologia de Microalgas – Instituto Nacional de Tecnologia, Av. Venezuela, 82 Saúde, Rio de Janeiro – RJ, Brasil, CEP 20081-312. [email protected]
O emprego efetivo da biomassa de microalgas para a produção de óleo para uso energético darse-á na medida em que o seu processo de obtenção alcance viabilidade econômica. Desta forma,
é de fundamental importância, entre outras medidas, a valoração da produção de biodiesel por
meio do uso da biomassa residual da extração do óleo para a extração de pigmentos, como por
exemplo, carotenóides. Os carotenóides são amplamente utilizados nas indústrias de alimentos,
fármacos, cosméticos e ração (Valduga, E.; Tatsch, P. O.; Tiggemann, L.; Treichel, H.;
Toniazzo, G.; Zeni, J.; Luccio, M. Produção de carotenóides: microrganismos como fonte de
pigmentos naturais. Química nova, 32, 2429-2436, 2009) e por apresentarem funções biológicas
benéficas à saúde. Espécies do gênero Dunaliella são uma das mais promissoras fontes de
carotenoides, e aumentam sua produção de carotenoides em resposta a condições de estresse,
como a limitação de nutrientes (nitrogênio, fósforo), alta salinidade e alta intensidade de luz
(Lamers P. P., van de Laak C. C., Kaasenbrood P. S., Lorier J., Janssen M., De Vos R. C., Bino
R. J., Wijffels R. H. Carotenoid and fatty acid metabolism in light-stressed Dunaliella salina.
Biotechnol Bioeng. 106(4), 638-48, 2010). Nestas condições, foi observado aumento no teor em
lipídios totais em alguns gêneros; porém, resultado diferente foi observado por Fábregas e
colaboradores (Fábregas J., Patino M., Arredondo-Vega B.O., Tobar J.L., Otero A. Renewal
rate and nutrient concentration as tools to modify productivity and biochemical composition of
cyclostat cultures of the marine microalga Dunaliella tertiolecta, Appl. Microbiol. Biotechnol.,
44, 287-292, 1995), que relataram que o teor em lipídos de D. tertiolecta aumentou como
resposta a um aumento na disponibilidade de nitrogênio no cultivo. Além disto, para que este
aumento de teor em lipídios represente ganho na produção de moléculas precursoras de
biodiesel a produtividade em biomassa deve ser mantida em determinado nível; a este respeito,
Jiang e colaboradores (Jiang Y., Yoshida T., Quigg A. Photosynthetic performance, lipid
production and biomass composition in response to nitrogen limitation in marine microalgae,
Plant Physiol. Biochem., 54, 70-77, 2012) observaram que em condição de privação de
nitrogênio, o conteúdo em lipídios aumentou, mas a concentração final em biomassa e a taxa de
crescimento diminuíram significativamente. Neste sentido, neste trabalho foi estudada a
produção de lipídeos totais e carotenoides totais por Dunaliella sp. em duas concentrações de
nitrato no meio de cultivo, uma condição de suficiência de nitrato e uma condição de
deficiência. Foram realizados cultivos utilizando-se frascos do tipo erlenmeyers, sob agitação
orbital de 180 rpm em mesa agitadora orbital, contendo 300 mL de cultura, sob intensidade
média de luz de 105,5 μE m−2 s−1 e temperatura média de 25 °C. O cultivo realizado em
condição de suficiência de nitrato (verdes) durou seis dias; enquanto que no caso das culturas
com privação (que ficaram laranja), foi deixado bem mais tempo (30 dias), a fim de ser
alcançado teor de carotenoides totais maior (15,7 mg.L-1). Em termos de peso seco livre de
cinzas, a concentração final de biomassa foi, aproximadamente, 40% maior nas culturas verdes.
As culturas verdes apresentaram maior teor de lipídios totais, e menor de carotenoides (5,9
mg.L-1) em relação às culturas laranjas. O aumento de carotenoides totais e a diminuição de
lipídios totais na cultura laranja em relação à cultura verde foram de 166% e 45%,
respectivamente. O teor de lipídios totais na cultura verde e na laranja alcançou 11 e 20%,
respectivamente. Conclui-se que a privação de nitrato levou a uma diminuição de produtividade
em lipídios na cultura laranja em relação à cultura verde, por conta da diminuição de
concentração final de biomassa, aliada à diminuição no teor em lipídios totais, sendo que
também foi altamente relevante o grande aumento no tempo de cultivo; com relação aos
35
carotenoides, também houve diminuição de produtividade, por conta do aumento do teor destes
não ter compensado a diminuição de biomassa e o aumento do tempo de cultivo.
Palavras-chave: Dunaliella, lipídio, carotenoide, nitrato
36
PRODUTIVIDADE LIPÍDICA E PARÂMETROS DE QUALIDADE COMBUSTÍVEIS
COMO CRITÉRIOS DE SELEÇÃO DE ESPÉCIES DE MICROALGAS PARA
PRODUÇÃO DE BIODIESEL
CALIXTO, C.D.1; SILVA, A.L.V.2; SANTANA, J.K.S.2; SASSI, K.K.B.2; SASSI, P.G.P.2; LIRA, E.B.2;
SOUZA, A.A.2; NONATO, N.S.2; PONTES, L.F.B.L.1; SASSI, C.F.C.2;
CONCEIÇÃO, M.M.3; SASSI, R.2
1
Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Química, CCEN, Campus I, CEP
58051-900, João Pessoa, PB. [email protected] 2 Universidade Federal da Paraíba,
Laboratório de Ambientes Recifais e Biotecnologia com Microalgas, LARBIM/LEA/CCEN. 3 Universidade
Federal da Paraíba, Centro de Tecnologia e Desenvolvimento Regional.
Microalgas vêm sendo apontadas como culturas viáveis para produção de biocombustíveis.
Contudo, as características do biodiesel produzido a partir desta fonte vêm sendo colocado em
foco devido à composição de ácidos graxos se diversificar dependendo de cada espécie, e das
condições de cultivo. Assim, esse trabalho teve como propósito avaliar as clorofíceas
Pediastrum tetras (D121WC) e Lagerheimia longiseta (D133WC), e as cianobactérias Romeria
gracilis (M6C) e Planktothrix isothrix (D39Z) quanto a seu potencial de crescimento e
produtividade lipídica, além de analisar a partir de sua composição os parâmetros de qualidade
combustível normatizados para o biodiesel. As espécies foram coletadas na região Nordeste e
mantidas na coleção de culturas da Universidade Federal da Paraíba/Laboratório de Ambientes
Recifais e Biotecnologia de Microalgas (LARBIM). O cultivo das mesmas foi efetuado em
balões contendo 5L de meio de cultura, em condições controladas de temperatura (25 °C),
agitação e luminosidade (fotoperíodo de 12 h claro/escuro). O acompanhamento da curva de
crescimento foi realizado por meio de contagem celular, onde determinou-se a taxa de
crescimento e o início da fase estacionária. Neste ponto foi realizada a coleta da biomassa por
centrifugação com posterior secagem por liofilização a -40 °C. Os lipídeos totais foram
determinados gravimetricamente de acordo com metodologia de Bligh & Dyer adaptada (Araujo
GS, Extraction of lipids from microalgae by ultrasound. Ultrason Sonochem;20: 95–98, 2013) e
o perfil de ésteres metílicos de ácidos graxos foram obtidos segundo o procedimento de
transesterificação direta (Menezes RS. Química Nova;13: 10-15, 2013.). A predição das
propriedades do biodiesel a partir de sua composição em ésteres metílicos foi realizada a partir
de equações que prevêem o teor de insaturação das cadeias graxas (ADU), o índice de iodo (IV),
a viscosidade cinemática a 40 °C, a densidade, o número de cetano (NC) e o ponto de
entupimento de filtro a frio (PEFF) (Hoekman ASK, Review of biodiesel composition and
specifications. Renew Sust Energ Rev;16:143–169, 2012). A partir dos dados do cultivo,
observou-se que as clorofíceas (D121WC e D133WC) apresentaram maiores taxas de divisão
celular quando comparadas as cianobactérias (M6C e D39Z) com valores respectivos de 0,69;
0,46; 0,23 e 0,33 d-1. A produtividade de biomassa foi mais acentuada para a espécie D121WC
com valor de 0,36 g L-1 d-1 e menor para a cianobactéria M6C com 0,09 g L-1 d-1. O maior teor
lipídico foi obtido para cianobactéria M6C, 34,6%, seguido da clorofícea D121WC com 18,8%.
Contudo, a produtividade lipídica foi mais elevada na espécie D121WC, 67,7 mg L -1 d-1 e na
D39Z que apresentou 52,4 mg L-1 d-1. Em termos de composição de ésteres de ácido graxo
constatou-se para as espécies em estudo, predominância dos ésteres palmítico (C16:0) variando
de 29,7 a 47,7% , do oléico (C18:1) com 33,9 % na D121WC, 17,7% na D133WC, 15,1% na
M6C e 7,7% na D39Z, do éster linoléico (C18:2) que se apresenta majoritariamente nas
cianobactérias, principalmente na D39Z com 30,1% e ainda do éster linolênico que nas espécies
varia de 5,3 a 19,8%. Em relação às propriedades do biodiesel que seria obtido por essas
espécies foi observado que as cianobactérias apresentam valores mais elevados quanto ao teor
de insaturação, o que propicia maiores índices de iodo, principalmente para a D39Z com 111,6
mg I2/g. Esses elevados teores de insaturação associado ao tamanho das cadeias hidrocarbônicas
37
propiciou para as espécies valores de viscosidade e densidade próximos entre si e dentro das
especificações da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), com
valores médios de 4,5 mm2 s-1 e 0,88 g cm-3, respectivamente. O PEFF variou entre -2,7 °C
(D39Z) a 4,3 °C (D133WC) sendo inferiores nas duas cianobactérias. O NC, que se relacionaàs
características de ignição do combustível, variou de 55 a 58 entre as espécies atendendo a norma
européia EN 14214 que estabelece valor mínimo de 51. Assim, diante do exposto conclui-se que
as quatro espécies estudadas apresentam potencialidade para produção do biodiesel, pois
reúnem produtividade de biomassa e lipídeos elevados e o biodiesel obtido das mesmas
atenderiam as normatizações de qualidade combustível especificadas pela ANP.
Palavras-chave: biodiesel, microalgas, produtividade lipídica
38
APROVEITAMENTO DA BIOMASSA DE MICROALGAS EM SISTEMAS DE
TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS
TORRES, D.M.1; ARAÚJO, A.L.C.2; OLIVEIRA, R.3; BRITO, A.C. de4
1
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba, Campus Guarabira, Guarabira, PB –
Brasil. 2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte, Campus Natal
Central, Natal, RN – Brasil. 3 Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, PB – Brasil.
4
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (LARHISA), Natal, RN – Brasil.
As lagoas de estabilização são sistemas biológicos de tratamento de águas residuárias capazes
de remover quantidades significativas de matéria orgânica e microrganismos patogênicos, além
de não necessitarem de energia elétrica para sua operação. A aplicação de lagoas de
estabilização é viável principalmente em regiões de clima quente e que possuem grandes áreas
disponíveis para sua implantação. Cerca de 90% do tratamento de esgotos no Rio Grande do
Norte (RN) é constituído por esse tipo de sistema, correspondendo a mais de 80 lagoas de
estabilização distribuídas em todo o RN. Apesar das vantagens das lagoas de estabilização, a
grande quantidade de sólidos suspensos, principalmente devido a biomassa algal, exige um póstratamento a fim de que sejam obedecidas as legislações vigentes do Conselho Nacional de
Meio Ambiente (CONAMA). Uma alternativa que se adequa ao pós-tratamento de efluentes de
lagoas de estabilização é a flotação que, inclusive, já vem sendo usada por alguns sistemas de
tratamento de esgotos. No processo de flotação por ar dissolvido (FAD) a remoção de partículas
ocorre através da introdução de microbolhas de ar, que, quando em contato com as partículas,
formam um aglomerado “partícula-bolha” de densidade aparente menor que a da água, e que
tende a flutuar até a superfície do tanque de flotação, onde é removido. Este tipo de flotação é o
mais recomendado por minimizar a ruptura dos flocos formados na etapa de
coagulação/floculação. Com isso, o objetivo deste trabalho consiste em realizar o póstratamento de efluentes de lagoas de estabilização visando à remoção de microalgas através de
FAD. A pesquisa foi realizada com o efluente final da ETE (Estação de Tratamento de
Efluentes) de Ponta Negra (Natal-RN), aplicando-se a FAD em escala de bancada, e variando-se
determinadas condições operacionais, a saber: dose de coagulante (policloreto de alumínio –
PAC), taxa de recirculação de água saturada, pH e tempo de floculação. Estes fatores foram
variados em três níveis (-, 0 e +) em todas as etapas realizadas, para a determinação das
condições operacionais ótimas. Para a mistura rápida foi adotado um gradiente de velocidade de
274 s-1 durante 20 segundos, enquanto que para a mistura lenta foi fixado um gradiente de
velocidade de 63 s-1, variando-se o tempo de floculação. Os ensaios, foram realizados em
triplicata, planejados em fatorial aleatório, utilizando o critério ka-1, em que k é o número de
níveis e a é o número de fatores, resultando, no presente caso, em 81 ensaios (34-1 = 27 ensaios x
3 réplicas). Os experimentos foram realizados entre dezembro de 2014 e março de 2015. Os
parâmetros analisados foram pH, oxigênio dissolvido, turbidez, sólidos suspensos, cor, DQO e
clorofila a, todos segundo APHA et al. (2005). Além desses parâmetros físico-químicos, foram
identificadas as espécies de microalgas presentes no sistema. A melhor condição operacional
obtida foi a que apresentou pH igual a 7, concentração de coagulante igual a 100 mg/l, taxa de
recirculação de 10% e tempo de floculação de 15 minutos; nessa situação o efluente final
apresentou uma concentração de 100 mg/L, removendo-se através da FAD 66 mg/L, obtendo-se
assim, uma produção de sólidos pela ETE de 541 kg/dia, em base seca. Os testes de Pareto
demonstraram que a dosagem de coagulante foi a variável resposta de maior influência na
remoção de todos os parâmetros, tendo-se para esta uma interação linear positiva. Esses
resultados demonstram que o pH não é o fator preponderante para a FAD nessa situação, mas
sim a dosagem de PAC utilizada, demonstrando que para o efluente testado não é necessário
realizar a correção do pH, e pode-se aplicar o pós-tratamento no efluente final da ETE com pH
natural, que neste caso foi 7,3. É importante destacar que as variáveis operacionais são
39
influenciadas por diversos fatores, sobretudo pelas características do efluente a ser tratado, bem
como o tipo de coagulante utilizado. Foram encontradas nas lagoas de estabilização diversas
espécies de microalgas, como Chlorella sp., Desmodesmus sp., Scenedesmus sp., Chlorococcum
sp., Coelastrum sp., Pinnularia sp. e Micractinium sp, Synechococcus sp. Essa pesquisa
demonstra que viabilizar a recuperação da biomassa de microalgas nos efluentes de lagoas de
estabilização garante que os sólidos em suspensão, nutrientes e a matéria orgânica particulada
não cheguem aos mananciais ou aos solos, gerando impactos ambientais como, por exemplo,
eutrofização das águas, salinização e compactação dos solos. Além disso, a biomassa
recuperada pode ser utilizada na produção de biodiesel, visto que algumas espécies encontradas
são potencialmente produtoras de óleo, conforme constatado na literatura. Por fim, destaca-se
que estão sendo realizados testes subsequentes para verificar a viabilidade da biomassa
recuperada para produção de biodiesel.
Palavras-chave: lagoas de estabilização, microalgas, flotação
40
CULTIVO DA MICROALGA Navicula sp. UTILIZANDO O EFLUENTE DE UM
SISTEMA BFT COMO MEIO DE CULTURA
SILVA, D.L.B.1; ABREU, J.L.1; SANTOS, A.P.F.1; MORAES, L.B.S.1;
OLIVEIRA, D.W.S.1; GÁLVEZ, A.O.1
1
Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Pesca e Aquicultura. Rua Dom Manoel de
Medeiros, s/n. Dois Irmãos, Recife, Pernambuco – Brasil. [email protected]
As microalgas apresentam grande potencial biotecnológico, mas o elevado custo com os meios
de cultura tradicionais torna-se uma problemática para o cultivo em escala comercial. A
utilização de efluentes de outras atividades como meio de cultura surge como uma alternativa
para minimizar os custos de produção. Os efluentes gerados nos sistemas de cultivo BFT
apresentam grande potencial, devido à elevada quantidade de nutrientes. A Navicula sp. é uma
microalga bentônica, que apresenta um papel importante na alimentação de camarões por
apresentar alto teor lipídico. Objetivou-se com o presente estudo avaliar o potencial do efluente
de um sistema BFT como meio de cultura para a microalga Navicula sp.. O bioensaio foi
realizado no Laboratório de Produção de Alimento Vivo – LAPAVI, com duração de 10 dias. O
delineamento experimental foi inteiramente casualizado e contou com quatro tratamentos (sendo
um controle), em triplicata, totalizando 12 unidades experimentais. Os tratamentos foram:
controle (100% de água marinha); R50 (50% de efluente e 50% de água marinha); R75 (75% de
efluente e 25% de água marinha); R100 (100% de efluente). Em todas as unidades foram
adicionados Silicato (Na2SiO2, 2,0 mL.L-1) e vitaminas cianocobalamina e biotina (0,5 mL.L-1).
Nas unidades experimentais com água marinha foi adicionado o meio CONWAY nas
respectivas proporções de cada tratamento. Antes de iniciar o experimento, 10 L do efluente foi
coletado de um tanque com volume útil de 400 L onde foram cultivados juvenis de Litopenaeus
vannamei em sistema BFT. Após a coleta, o efluente foi submetido à sedimentação dos sólidos
durante 40 minutos e em seguida foi filtrado. Depois de filtrado, o efluente foi autoclavado por
15 minutos a uma pressão de 120 Pa, a água marinha também foi autoclavada. O bioensaio foi
realizado em elermeyers de 2 L em sistema semi-contínuo, com fotoperíodo integral e
intensidade luminosa de aproximadamente 2.000 – 5.000 lux. A cepa utilizada nos bioensaios
foi adquirida do banco de cepas do LAPAVI. Em cada tratamento o inoculo inicial foi de 5x10 4
cél. mL. Diariamente foram realizadas contagens das microalgas em câmara de Neubauer com o
auxílio do microscópio óptico binocular com aumento de 400 vezes da imagem total. Foi
analisada a velocidade de crescimento (K), tempo de duplicação (TD) e a densidade celular
máxima (DCM). A análise dos dados foi realizada através do software ASSISTAT 7.7, foram
realizados testes de Cochran para Homogeneidade e Kolmogorov-Smirnov para Normalidade,
quando necessário os dados foram transformados, em seguida foi realizada Análise de Variância
(ANOVA), seguido do teste de Tukey, para comparação de médias entre os resultados, com
nível de significância (P<0,05). Os resultados obtidos mostraram que a velocidade de
crescimento K não apresentou diferença significativa entre os tratamentos, porém, o tratamento
controle apresentou uma média de 0,40±0,11 sendo a maior entre os tratamentos e o segundo
melhor tratamento foi o R75 com média de 0,23±0,06. Em relação ao tempo de duplicação
(TD), o tratamento R50 foi o melhor entre os tratamentos com uma média de 5,60±3,33, mas
não houve diferença significativa. A densidade celular máxima (DCM) apresentou diferença
significativa entre os tratamentos, onde o tratamento que mostrou o melhor resultado foi o
controle com média de 535±90, o tratamento R75 foi estatisticamente igual ao tratamento
controle e aos tratamentos R50 e R100 apresentando uma média de 403,3±141,1 a segunda
melhor média entre os tratamentos. Oliveira (2013) quando estudou a produção de biomassa da
Scenedesmus sp. em efluente de bovinocultura biodigerido, observou que o cultivo com 30% de
efluente apresentou valores maiores de biomassa (0,48 g.L-1) em relação ao meio de cultura Chu
(0,39 g.L-1), meio tradicionalmente utilizado para o cultivo da espécie, porém, assim como no
41
presente estudo não apresentou diferença significativa. Quando associado ao tratamento de
efluente o cultivo de microalgas apresenta como principais vantagens, a redução do custo de
produção de biomassa além da reciclagem do efluente através da absorção dos nutrientes pela
microalga (RODRIGUES E BELLI; 2004; CUARESMA et al., 2006). Diante do exposto,
conclui-se que efluentes de sistemas BFT podem ser utilizados como meio de cultura alternativo
para o cultivo da Navicula sp., podendo substituir em até 75% a quantidade do meio CONWAY
diminuindo os custos de produção dessa microalga. Agradecimentos a FACEPE, projeto
RECARCINA, pelo apoio financeiro, ao CNPq pela disponibilização das bolsas de estudos e a
equipe LAPAVI pela colaboração nos bioensaios.
Palavras-chave: efluente, Navicula, cultivo
42
DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA DE DIGESTÃO PARA ANÁLISE DE
METAIS EM MICROALGAS POR ABSORÇÃO ATÔMICA DE ALTA RESOLUÇÃO
COM FONTE CONTÍNUA POR CHAMA (HR CS FAAS)
KLING, D.P.1; MEDEIROS, J.A.2; FREITAS, S.P.3
1
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Engenharia química. [email protected]
Universidade Federal do Rio de Janeiro , Instituto de Química. 3 Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Escola de Engenharia Química.
2
As microalgas são uma fonte promissora de diferentes compostos de interesse para o setor
industrial. Além dos lipídios, particularmente os poliinsaturados (PUFAs), proteínas e
carboidratos, contém uma quantidade importante de compostos bioativos, como carotenoides e
minerais. Portanto, a utilização da microalga como matéria prima está inserida no conceito de
biorrefinaria e tem sido indicada como uma alternativa promissora a ser incorporada à matriz
energética(Espinosa et al. 2014). Um dos principais desafios a ser superado é a ineficiência das
metodologias padrões, tradicionalmente usadas na caracterização dos compostos, majoritários e
minoritários, desta biomassa. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo validar nova
metodologia analítica para determinação mais precisa dos metais contidos na microalga. Este
desenvolvimento foi realizado em duas etapas e validado por meio de análise de
reprodutibilidade e de erro sistemático. A etapa 1 teve como finalidade o controle da formação
de espuma, aumentando deste modo a confiabilidade nos resultados analíticos. Para minimizar
os erros experimentais, foram propostas as seguintes modificações no procedimento padrão da
AOAC(Official Methods of Analysis 1990): redução na quantidade de amostra e controle da
cinética da reação. Para este fim, foram testadas diferentes quantidades de biomassa, entre 100,0
e 500,0 mg e a adição dos reagentes. Os experimentos foram conduzidos em banho de gelo e em
temperatura ambiente. Na segunda etapa visando, ainda, maior precisão analítica e redução
simultânea do tempo de digestão da amostra, um oxidante auxiliar (H2O2) foi introduzido no
procedimento proposto. Este foi adicionado ao meio em pequenos volumes de 0,1 mL, durante
toda a etapa de digestão. A primeira adição foi realizada à temperatura ambiente e as demais a
80ºC. A finalização do processo de digestão foi realizada conforme o recomendado pelo
procedimento padrão da AOAC. Com o objetivo de avaliar a reprodutibilidade da metodologia
proposta, realizaram-se dois ensaios de digestão independentes. A reprodutibilidade foi
estimada pela comparação do valor-p bicaudal com o valor de α pré-estabelecido (α=0,05). A
avaliação do erro sistemático foi realizada pela recuperação de Cádmio, metal este que estava
abaixo do limite de detecção (LOD). O teste de recuperação foi realizado pela adição de uma
solução padrão de Cd, com concentração final de 1 , em 10 ensaios. Após o procedimento de
digestão foram determinadas as concentrações de Cd. Todas as determinações foram realizadas
em chama de acetileno-ar, utilizando-se queimador de 50 mm com ângulo de 0º em relação ao
feixe de luz. Para cada determinação, realizaram-se 6 leituras da absorbância com o tempo de
integração de 3 s e com uma taxa de aspiração da solução de 6 mL/min. A maior quantidade de
amostra indicada para a digestão da biomassa algácea foi 300,0 mg. Não se observou diferença
significativa no volume da espuma formada quando os reagentes foram adicionados em banho
de gelo ou em temperatura ambiente, sendo necessário um período de repouso de 4 hs. Para
tempos de repouso inferiores, o aquecimento da solução provocou uma expansão da espuma. A
precisão dos resultados analíticos para Na, K, Mg, Ca, utilizando-se as modificações propostas,
foi aceitável, como se pode concluir pelo coeficiente de variação (
, quando
comparado com dados da literatura, que reporta em média um valor de coeficiente de variação
de 15%(Zieliñska and Chojnacka 2009) para os mesmos metais. Na segunda etapa, as
modificações propostas promoveram uma redução do tempo de abertura e do , o qual
apresentou valor máximo de 11%. A análise de variância (valor-p) demonstrou que não existe
43
diferença significativa entre as replicatas, com 5% de significância, para todos os metais
avaliados. Em análises previas a concentração de Cd estava abaixo do LOD, 8 , não
interferindo quantitativamente nos resultados dos ensaios de recuperação. Os resultados obtidos
permaneceram dentro do limite de ± 2σ (intervalo de confiança) dado este que indica um baixo
nível de erro aleatório e alta precisão da técnica de digestão e da técnica de HR-CS-FAAS. Pela
análise estatística, a p<0,05, obteve-se um valor de concentração de Cd entre 0,96 e 1,04
.
Neste caso, os resultados representam uma recuperação de 100% de Cd, demostrando assim a
ausência erros sistemáticos na execução do procedimento de digestão. Após ter finalizado todo
o desenvolvimento da metodologia de pré-tratamento da amostra realizou-se a análise da
concentração dos metais. Os resultados obtidos, em
para as concentrações de Na,
K, Ca, Mg, Fe, Zn, e Cu foram 3,82±2,4, 9,2±2,2, 1,6±8,7, 55±2,8; 2,47±0,7, 0,077±3,8 e
0,044±6,5 para Cu, respectivamente. Pode-se concluir que a metodologia proposta neste
trabalho mostrou-se eficaz na digestão da biomassa algácea, possibilitando assim a
determinação das concentrações dos metais de maneira rápida e precisa.
Palavras-chave: microalga, análise, metodologia, desenvolvimento
44
GLICEROL COMO ESTIMULANTE PARA A PRODUÇÃO DE EPS
POR Kirchneriella lunares
SANTOS, E.1; XAVIER, L.M.B.D.2; CHINALIA, F. A2
1
Instituto Federal da Bahia, Rua Marcondes Ferraz, 200. Paulo Afonso, BA – Brasil.
[email protected] 2 Universidade Federal do Bahia, laboratório Moura Costa, Av. Reitor Miguel
Calmon, s/n. Salvador, BA– Brasil.
Microalgas estão em evidência em razão do seu grande potencial como matéria prima para
fabricação de biocombustíveis, devido ao seu alto teor lipídico. Trabalhos mostram que elas
funcionam como micro fábricas capazes de converter CO2 em biocombustíveis, mas os custos
com a produção são identificados como limitantes para a sua disseminação. A diversificação
produtiva é explorada como opção para viabilizar sua implementação. As microalgas, incluindo
a utilizada nessa pesquisa, produzem significativa quantidade de expolissacarídeos (EPS).
Microalgas têm também a capacidade de secretar substâncias inibidoras do crescimento
bacteriano e têm sido investigadas como fontes de agentes antimicrobianos. O cultivo
mixotrófico das microalgas permite que a luz não seja um fator limitante absoluto (Cabanelas et
al., 2013). Logo o presente trabalho teve o objetivo cultivar Kirchneriella lunaris (IBL-C118)
em meio sintético com e sem acréscimo de glicerol, extrair e caracterizar os biopolímeros
produzidos nessas culturas e testar seu efeito como agente antimicrobiano e modificador das
características reológicas de meios aquosos. A K. lunaris foi cultivada nas seguintes condições:
temperatura de 25 ± (2ºC), irradiação luminosa de 87 uE/m2/s, agitação constante (80 rpm),
fotoperíodo 12:12 (claro:escuro) e acréscimo de 2,5% de CO2. Os parâmetros para avaliação foi
espectrofotométria (DO 680nm). As culturas foram submetidas à centrifugação 5000xg e
secagem (liofilização). Após a coleta da biomassa, o sobrenadante foi utilizado para obtenção
do EPS. Foi utilizado o meio CHU-13 modificado sem e com acréscimo de glicerol 50 mM. A
biomassa foi analisada quanto aos teores de lipídios, proteínas, carboidratos e EPS. Os EPS
presentes no meio foram obtidos por liofilização direta (in natura), e parte desse foi
ressuspendido em uma solução com etanol 3:1 (v /v) a 4°C, e sedimentado por centrifugação a
4°C 7.000 rpm durante 15 min. Os testes de atividade antimicrobiana foram realizados com E.
coli , P. aeruginosa e S.Aureus e baseados nos protocolos M45-P e M02-A11 do (CLSI, 2005 e
2012). Os polímeros in natura e precipitados foram aplicados em triplicata nas concentrações de
2 e 12,5%. Foi realizada análise da viscosidade aparente das soluções dos polímeros
precipitados com álcool a 0,5 e 1% (m/v) utilizando o reômetro Brookfield LVDV III+. Como
resultados observou-se que o acréscimo de glicerol não favoreceu o crescimento geral da
K.lunaris, mas reduziu a fase lag. Song et al. (2013) reporta o valor de 8.82 mg L-1 d-1 de
produtividade lipídica para K.lunaris, valor inferior ao encontrado neste trabalho (13.03 mg L-1
d-1). As concentrações de EPS encontradas para K. Lunaris na ausência e acrescido de glicerol
foram 616.7 e 874.2 mgL-1, respectivamente. As produtividades de EPS não alcançaram os mais
altos valores relatados na literatura (Lupi et al., 1994). Esse resultado pode ser explicado pelo
período em que o cultivo foi interrompido, pois os metabólitos secundários têm seu pico de
produção entre o fim da fase estacionária e início da fase de declínio (Allard and Casadevall,
1990). Os EPS aumentaram a viscosidade do meio. A viscosidade aparente das soluções
testadas diminuiu com o aumento da taxa de cisalhamento (de 0 até 10,5 s-1), indicando
comportamento pseudoplástico. O EPS obtido da cultura sem glicerol na solução [1%]
apresentou maior viscosidade 1.040 cP em 2s-1 já a solução EPS a 1% acrescido de glicerol
alcançou 900 cP em 2s-1. Foi possível concluir que apesar da boa produtividade de EPS, esses
não apresentaram significativa atividade antimicrobiana contra as bactérias, mas é possível que
produzam biopolímeros com características de antibiótico frente a outras condições e bactérias.
O glicerol, reduziu a fase de adaptação e aumentou a produção de EPS, demonstrando que esse
resíduo industrial pode ser utilizado para aumento na produção de EPS por K.lunaris. Os
45
resultados de viscosidade encontrados demonstram que esses EPS possuem características
reológicas importantes para a indústria. A pseudoplasticidade é uma característica vantajosa
para alimentos texturizados, pois o produto pode ser envazado e suas características durante o
cisalhamento (30-50 s -1) facilita a mastigação e a deglutição. Essa característica também é
muito atraente para o ramo de perfuração de poços de petróleo, o que faz do EPS das culturas
com glicerol (maior produtividade e 900 cP em 2s-1 a 1% e 25°C), um promissor produto a ser
injetado nesses poços. Confirmada aplicabilidade e valor agregado aos EPS produzidos pela
IBL-C118 aumentaria a viabilidade da sua utilização como matéria prima para biocombustíveis.
Palavras-chave: microalga, Kirchneriella lunares, glicerol, exopolissacarídeos
46
UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO AGROINDUSTRIAL SORO DE QUEIJO COMO FONTE
INDUTORA NA PRODUÇÃO DA MICROALGA Scenedesmus sp.
AGUIAR, E.M.1; SILVA, P.E.C.2; MELO, R.G.3; SILVA, M.F.3; SOUZA, A.T.V.1; BARROS, P.D.S.1;
SILVA, T.A.F.1; MARQUES, D.A.V.4; HERCULANO, P.N.5; PORTO, A.L.F.5; BEZERRA, R.P.5
1
Universidade Federal Rural de Pernambuco, Rua Manuel de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife – PE –
Brasil. [email protected] 2 Universidade Federal de Pernambuco, Programa de pósgraduação em Biologia Aplicada à Saúde, Av. Professor Morais Rego, 1235 - Cidade Universitária, Recife–
PE – Brasil. 3 Universidade Federal de Pernambuco, Programa de pós-graduação em Ciências Biológicas,
Av. Professor Morais Rego, 1235 - Cidade Universitária, Recife– PE – Brasil. 4 Universidade de
Pernambuco, Campus Serra Talhada, Serra Talhada - PE - Brasil. 5 Universidade Federal de Pernambuco,
Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal, Área de Bioquímica, Rua Manuel de Medeiros, s/n Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil.
Microalgas são micro-organismos fotossintéticos com requerimentos nutricionais relativamente
simples e cuja biomassa pode ser empregada para obtenção de diversos biocompostos, como
suplemento alimentar humano, alimento animal, fonte de biocombustíveis e diversas
biomoléculas. A produção de micro-organismos utilizando resíduos agro-industriais é bem
descrita na literatura, e oferece diversas vantagens, uma vez que potencializam tanto a produção
de biomassa e diversos bioprodutos, e miniminiza diversos riscos a saúde humana, ambiental e
animal, uma vez que esses resíduos são tidos como matéria-prima para produção do microorganismos. O objetivo do trabalho é potencializar a produção de biomassa e produtividade
celular de Scenedesmus sp. utilizando o resíduo agroindustrial soro de queijo. A microalga
Scenedesmus sp. foi cultivada em meio BG-11, em erlenmeyers de 1 L e 400 mL de meio e
aeração constante. Foi realizado o cultivo autotrófico e mixotrófico (2,5; 5,0 e 10,0 g/L de
lactose), em temperatura de 28±1 ºC e intensidade luminosa de 50±5 µmol fótons m-2 s-1. Os
cultivos autotróficos e mixotrófico 2,5 g/L, 5,0 g/L e 10,0 g/L obtiveram uma produção de
biomassa (Xm) de aproximadamente 1,2 g/L, 1,2 g/L, 1,1 g/L e 1,3 g/L, respectivamente, em 9
dias de cultivo, e uma produtividade celular de 0,140 g L-1 dia, 0,136 g L-1 dia, 0,123 g L-1 dia e
0,146 g L-1 dia, respectivamente. O uso do resíduo agroindustrial soro de queijo mostrou-se
ineficiente para o aumento da produção de biomassa e produtividade celular, não mostrando
ganhos significativos.
Palavras-chave: Resíduo agroindustrial, Soro de queijo, Scenedesmus sp.
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PRODUÇÃO DE BIODIESEL E LUTEÍNA A PARTIR DE MICROALGAS COLETADAS
EM AMBIENTES EXTREMÓFILOS
D’ALESSANDRO, E.B.1; MARQUES JUNIOR, J.G.1; COSTA,D.C.1; D’ALESSANDRO, N.C.O.1;
TAVARES, M.G.O; FERNANDES, V.O.2 e ANTONIOSI FILHO, N.R.1
1
Universidade Federal de Goiás, Instituto de Química, LAMES, Campus II, Samambaia, CEP: 74001-970.
Goiânia, GO – Brasil. [email protected] 2 Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de
Ciências Humanas e Naturais, Departamento de Ciências Biológicas, CEP: 29060-900. Vitória, ES – Brasil.
A utilização de microalgas como matéria-prima para produção de biodiesel e pigmentos é uma
promissora alternativa ambientalmente amigável devido a uma série de vantagens em relação às
outras oleaginosas, como altas taxa fotossintetizantes, produção de biomassa em pouco tempo,
podem ser cultivadas em áreas inférteis, etc. Porém ainda existem vários empecilhos que
inviabiliza a produção de biodiesel algal em grande escala. Assim o estudo de microalgas
extremófilas para produção de biomassa em grande escala vem aumentando nos últimos anos
pelo fato dessas se estabelecerem com maior facilidade no meio de cultivo, inibindo sua
contaminação por outros microrganismos. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi de coletar,
isolar e cultivar microalgas extremófilas visando a utilização como matéria-prima para produção
de biodiesel e luteína. Seis microalgas foram coletadas em ambientes extremófilos (ambientes
de águas termais, de águas ácidas e águas eutrofizadas) do Estado de Goiás, Brasil. O
desenvolvimento das culturas ocorreu em sala de cultivo com temperatura de 27±2 ºC, aeração
constante e filtrada a 0,2 µm com vazão de ar atmosférico de 1,5 L min-1, e iluminação artificial
(4 lâmpadas fluorescentes de 16 W do tipo fria totalizando 2200 lux) com fotoperiodo integral.
As culturas foram realizadas em galões de 5 litros contendo 2,5 litros do meio nutritivo. As
microalgas isoladas foram: Netrium digitus, Tetraedron minimun, Eutretamorus planctonicus,
Pandorina morum, Acutodesmus obliquus e Desmodesmus communis com os meios nutritivos
WC, AF6, WC, CHU10, CHU10 e BBM, respectivamente. O crescimento das microalgas foi
monitorado até o início da fase estacionária, quando foram centrifugadas e secas em estufas a
50ºC. A produção do biodiesel foi feita de acordo com Menezes et al. (Avaliação da
potencialidade de microalgas dulcícolas como fonte de matéria-prima graxa para a produção de
biodiesel, Quim. Nova, 10-15, 2013) adaptado para microescala. Os ácidos graxos foram
analisados no cromatóforo a gás Agilent 7890, com detector FID e injetor split/splitless e
identificados pela comparação dos tempos de retenção com amostras com óleos de composição
conhecida (tais como soja, crambe e amendoim), por análise de padrões de FAME GLC-36 (NuChek Prep®) e por análises via Cromatografia Gasosa de Alta Resolução acoplada a
Espectrometria de Massas (HRGC-MS), usando um Cromatógrafo a Gás modelo Shimadzu 17A
acoplado a Espectrômetro de Massas QP-5050 Shimadzu. As análises de luteína foram feitas
baseada no método de Inbaraj et al. (Improved high performance liquid chromatographic
method for determination of carotenoids in the microalga Chlorella pyrenoidosa, Journal of
Chromatography,193-199, 2006) em HPLC Agilent G4294B (Agilent 1220 Infinity LC)
composto por controlador de temperatura de coluna, bomba binária e detector de arranjos de
diodos (DAD). A identificação e quantificação da luteína foram feitas por comparação entre os
tempos de retenção da amostra de padrão de referência, pelos espectros de absorção dos picos e
por meio da curva de calibração do padrão trans luteína (Sigma). A produtividade em biomassa
seca das microalgas variaram de 0,023 (P.morum) a 0,116 g L-1d-1, (D. communis) o que é
condizente com a literatura. Dentre os ácidos monoinsaturados, o principal foi o oleico (C18:1),
variando de 8,7% à 36,4%. O ácido linoleico (C18:2) foi o principal di-insaturado, variando de
10,0% a 36,3%. Para os tri-insaturados, o linolênico (C18:3) destaca-se com teores de 6,9 % a
23,1%. Dentre os poli-insaturados, destaca-se a deficiência de EPA (C20:5), o qual esteve
ausente em quatro espécies de microalgas e encontra-se presente em baixas concentrações em
apenas 2 microalgas; bem como a ausência de DHA em todas as amostras, o que pode ser
48
reflexo de que tais espécies foram coletadas em região tropical, com temperaturas médias anuais
de 22oC a 23oC, e máximas de até 40oC. As microalgas apresentaram produtividade em
biodiesel 16 a 95 vezes maior que a soja sendo que 4 das 6 espécies estudadas apresentam
produtividade em luteína superior a principal matéria-prima vegetal (marigold) usada para
extração de luteína. A microalga extremófila D. communis apresentou alta produtividade em
biomassa e, de acordo com a extrapolação dos resultados, demandaria somente 1% da área e
200 vezes menos água usada pelo cultivo de soja para produzir a mesma quantidade de
biodiesel. Portanto, D. communis foi a principal microalga extremófila indicada para ser
utilizada como matéria-prima para a produção de biodiesel e luteína a partir das microalgas
estudadas. Os autores agradecem ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) pelo
apoio financeiro fornecido via FINEP e FUNAPE (Convênio No 01.10.0457.00), e ao CNPq via
apoio a projeto (Processo No 407556/2013-3) e concessão de bolsa de produtividade em
pesquisa à Nelson Roberto Antoniosi Filho (Processo No 312019/2013-0).
Palavras-chave: ácidos graxos, biomassa, cultivo, pigmentos
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CULTIVO DE Synechococcus nidulans (CIANOBACTÉRIA; SYNECHOCOCALES)
EM DIFERENTES INTENSIDADES LUMINOSAS
LIRA, E.B.1; ALMEIDA, P.M.1; CALIXTO, C.D.1; SASSI, P.G.P.; TIBURCIO V. P.2;
ARAÚJO, V.B.S.1 ; COSTA-SASSI, C.F.1; SASSI, R.1; VARANDAS, R.C.R.1; SOUZA, A.A.1
1
Universidade Federal da Paraíba, CCEN/DSE/LARBIM, Campus I, João Pessoa, 59040-900–PB.
[email protected] 2 Universidade Federal de Campina Grande, CT, Campina Grande-PB.
A literatura mostra que as cianobactérias marinhas produzem inúmeros compostos bioativos,
muitos dos quais de interesse biotecnológicoespecialmente em aplicações farmacológicas, a
exemplo de vitaminas,compostos com atividades antimicrobianas, drogas anticancerígenas,
entre outras, bem como para produção de biocombustíveis. No grupo ocorrem inúmeras
espécies que são reconhecidamente tóxicas a animais aquáticos e ao homem. Neste estudo
foram realizados ensaios de crescimento de Synechococcus nidulans (D112Z/LARBIM/UFPB),
em diferentes intensidades luminosas, inoculadas em meio Zarrouk (Zarrouk, C. University of
Paris. Paris. France, 1966) preparado com água destilada e autoclavada. A cepa foi selecionada
do banco de cultura de microalgas do Laboratório de Ambientes Recifais e Biotecnologia com
Microalgas (LARBIM) onde é mantida em câmara de cultivo dotada de sistema de iluminação
com fotoperíodo controlado e temperatura de 25º C ± 1º C. Os cultivos foram desenvolvidos em
quatro balões de 5L com aeração, nas seguintes intensidades luminosas: balão A: 4,16klx (100%
de intensidade luminosa recebida), balão B: 4,02klx (que correspondia a 96% da intensidade
luminosa do balão A), balão C: 3,15klx (correspondendo a 76% da intensidade luminosa do
balão A) e balão D: 5,58klx (correspondendo a 134% da intensidade luminosa do balão A),
obtendo-se estes níveis de iluminação revestindo-se o balão com filó preto (situações B e C) e
com um papel laminado ao fundo do balão a fim de reirradiar a iluminação recebida e assim
aumentar a intensidade para o cultivo (situação D). Os cultivos foram acompanhadospor meio
de contagens celulares em câmaras de Fuchs-Rozenthal, em microscópio binocular Leica e
análises da fluorescência “in vivo”, sendo interrompidos na fase estacionária. A biomassa
produzida foi centrifugada em centrífuga refrigerada, congelada em ultrafreezer, liofilizada e
pesada em balança analítica. Os rendimentos de carboidratos foram determinados segundo
metodologia de Kochert (Kochert,G. Hand book of phycological methods. Cambridge
university, p.95-97, 1978), proteínas pelo médotod de Lowry (Lowry, O.H., J. Biol. Chem,
n.193, p.265–275.1951) e os lipídios foram determinados pelo método de Bligh e Dyer
(Bligh & Dyer, Canadian Journal Biochemistry Physiology. n.37, p.911-917, 1959).Em
condições de maior intensidade luminosa (100% e > 100%) a espécie D112Z apresentou um
crescimento mais rápido, entrando na fase exponencial após o terceiro dia, mantendo-se nesta
fase até o 10º dia, declinando o seu crescimento muito rapidamente, após o 14º dia. Nas
menores intensidades luminosas (94% e 76%) a cultura demorou mais para entrar em
crescimento exponencial que se iniciou após o 6º dia e se manteve nesta fase até o 14º dia, e em
seguida declinando de forma acentuada. O rendimento máximo dos cultivos ocorreu por volta
do 13º dia nas intensidades luminosas maiores e no 16º dia nas intensidades luminosas menores.
O rendimento máximo dos cultivos em termos de número de células atingiu, respectivamente,
475x105 célula.mL-1 na intensidade luminosa de 4,16klx (100%), 250x105 célula.mL-1 a
4,02klx(96%), 157x105 célula.mL-1 a 3,15klx (75%) e 460x105 célula.mL-1 a 5,58klx (>100%).
Os ensaios mostraram diferenças entre si nas concentrações de proteínas, lipídios e carboidratos,
sendo que os maiores valores de proteínas ocorreram nas intensidades luminosas
maiores:29,73%±2,43% a 5,58kx (>100%) e25,17%±5,16% a 4,16klx (100%), o maior valor de
carboidrato ocorreu na menor intensidade luminosa de 3,15kl (75%), com14,49%±1,41%, e
maior valor de lipidio foi registrado na menor intensidade (3,15klx;75%), com 12,38%. O
estudo evidenciou que em intensidades luminosas mais fortes a produção de lipídeo diminui,
chegando a4,93% a 5,58klx (>100%). Os teores de ácidos graxos comparados à soja atingiram
50
84,0%, 57,7%, 143,3% e 103,9% respectivamente nas condições A (3,15klx, 75% de
iluminação), B (4,02klx, 96%de iluminação), C (4,16klx100%de iluminação) e D (5,58klx,
>100% de iluminação). Este ensaio mostrou que em condições de maior intensidade luminosa
as microalgas apresentam um crescimento mais rápido, porem na maior intensidade luminosa
resultou em menor rendimento lipídico corroborando com os estudo de Cheirsilpe e Torpee.
(Cheirsilp B. e Torpee S. Bioresource Technology 110, p.510–516, 2012.) e Breueret al.,
(Breuer et al., Bioresour. Technol, 143, p.1–9,2013.). Esses achados podem ter relevância para a
seleção de espécies em projetos biotecnológicos. Trabalho financiado pelo CNPq e
MCTi/FINEP.
Palavras-chave: microrganismo fotossintético, cultivo aberto, valor nuticional
51
ISOLAMENTO E IDENTIFICAÇÃO DE MICROALGAS DE ÁGUA DOCE COMO
FONTE POTENCIAL PARA A EXTRAÇÃO DE ÓLEO
HUMANN, F.C.1,2; TAVARES, E.A.1,3; FORTUNATO, G.R.1,4; PALMA, D.J.M.S.1,5
1
Instituto Federal de Ciência, Educação e Tecnologia de São Paulo (IFSP), Campus Matão. Rua Stefano
2
3
D’avassi,
625
–
Nova
Cidade.
[email protected]
[email protected]
4
[email protected] 5 [email protected]
Devido à limitação das reservas de petróleo, e as preocupações ambientais, os biocombustíveis
tem ganhado atenção como uma fonte alternativa de energia, dentre os quais está o biodiesel.
Atualmente, o mesmo é produzido a partir de óleos vegetais extraídos de diversas matériasprimas, como pinhão manso, soja e outros. Porém, existem diversas limitações para o uso dos
mesmos, como grande área de cultivo, ciclo de vida sazonal, altos gastos e dependência de
condições ambientais. Nesse contexto, as microalgas apresentam-se como uma das grandes
fontes promissoras de matéria prima para os biocombustíveis, com menores custos para a
colheita e o transporte, ciclo de vida de horas, e ainda oferecem outros benefícios como um
menor gasto de água e áreas de cultivo reduzidas (comparadas à outras culturas). O óleo
extraído das microalgas, serve como matéria prima para a produção biocombustíveis. A
viabilidade econômica da implantação dos sistemas de produção de biocombustíveis a partir de
microalgas é uma questão crucial, e, a cada instante, torna-se mais realista com o avanço do
desenvolvimento tecnológico. O aumento da base genética das microalgas na produção de
biocombustíveis explorando sua vasta biodiversidade natural é bastante desejável. Nesse
sentido. o presente trabalho tem como objetivo isolar e identificar microalgas de água doce
encontradas na região de Matão como fonte potencial para extração de óleo. O crescimento das
microalgas coletadas será em sistema de cultivo fechado, através do Meio Basico Bold (MBB)
(Nichols 1973), em erlenmeyers de 500ml dispostos em paralelo, em fotoperiodo de 16h com
luz e 8 sem iluminação em camâra de germinação com sistema de aeração. Após o crescimento,
as mesmas serão plaqueadas em àgar-MBB, 27ºC, durante 24hs. As colônias isoladas serão
replicadas em erlenmeyers em sistema de cultivo fechado com as mesmas condições anteriores.
A identificação das microalgas ocorrerá após o isolamento através da análise em microscopia
ótica e auxílio de livros e atlas pertinentes a área. O MBB é um meio de crescimento básico para
as microalgas, onde praticamente quase todos os gêneros conseguem crescer, porém para uma
otimização do cultivo visando o aumento de biomassa e processos de produção e melhoramento
das cadeias de ácidos graxos dos óleo, cada gênero de microalgas necessita de macro e
micronutrientes específicos, além das condições ideais de cada uma das mesmas. Estas
condições específicas de crescimento visando a otimização do cultivo serão estabelecidas para
as microalgas identificadas durante este processo. Como resultado obteremos uma coleção de
microalgas isoladas e identificadas, que contribuirão para o aumento da biodiversidade natural
de microalgas, as quais terão suas propriedades de óleo quimicamente caracterizadas, servindo
como base para pesquisas de extração e melhoramento do óleo como matéria-prima para a
produção de biodiesel, e para a produção maciça de microalgas em fotobioreatores disponíveis
no IFSP (Campus Matão), para posterior produção de biodiesel, além de outras pesquisas
relacionadas às microalgas com potenciais ainda não amplamente explorados, como no setor de
alimentos (produção de óleos), e no ramo de cosméticos. Agradecemos ao IFSP Campus Matão
pela estrutura de pesquisa, e ao apoio do CNPq PIBIT Evandro Augusto Tavares (156430/20150).
Palavras-chave: microalgas, óleo, biodiesel
52
INFLUÊNCIA DA INTENSIDADE DE LUZ E DO FOTOPERÍODO NO CULTIVO DA
MICROALGA Chlorella sp. EM LAGUNA, SC, BRASIL
CANTO, F.Q.1; MONTEIRO, I.B.1; PRIMO, T.A.R. da C.1; NETO, M.G.1; VIRIATO, C.1;
WILLEMANN, D.P.2; NEVES, F. de F.1
¹ Laboratório de Cultivo e Biotecnologia de Algas LCBA, Departamento de Engenharia de Pesca DEP,
Centro de Educação Superior da Região Sul CERES, Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC,
Laguna, SC – Brasil. [email protected] 2 Laboratório de Mecânica, Máquinas e Motores L3M,
Departamento de Engenharia de Pesca DEP, Centro de Educação Superior da Região Sul CERES,
Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC, Laguna, SC – Brasil.
Entre os gargalos tecnológicos encontrados na produção de biomassa de microalgas, está o
aumento de escala, que pode ser comprometido pela presença de organismos contaminantes,
variações bruscas de temperatura e, entre outros fatores, a luz, a qual pode variar em qualidade,
intensidade e tempo de disposição (fotoperíodo). Os sistemas mais utilizados para produção de
microalgas em escala massiva são os tanques “raceway”. Nestes sistemas é comum a
dependência de luz natural, a qual possui variações conforme a latitude e a sazonalidade. Sendo
assim, o objetivo da presente pesquisa foi avaliar a influência da intensidade de luz e do
fotoperíodo no cultivo da microalga Chlorella sp. Para isto, foram realizados dois experimentos.
O primeiro, que avaliou a intensidade de luz, foi composto por três tratamentos em cada qual as
culturas estavam dispostas à iluminação constante, entretanto, com diferentes intensidades de
luz: Tratamento T1, 170µmol.m-2.s-1; Tratamento T2, 55µmol.m-2.s-1 e; Tratamento T3,
30µmol.m-2.s-1. No segundo experimento, também com três tratamentos, foi avaliado o efeito do
fotoperíodo quando iluminados a uma intensidade 130µmol.m-2.s-1. Neste, foi realizado o
Tratamento T-24:00, com fotoperíodo de 24hLuz : 00hEscuro; O Tratamento T-12:12, 12hLuz :
12hEscuro e; Tratamento T-08:16, 08hLuz : 16hEscuro. Em ambos experimentos, os
tratamentos estavam dispostos em triplicata, compondo nove unidades experimentais cada
(erlenmeyers 1L), submetidas a aeração constante. O meio de cultura utilizado foi o Meio TAP.
A iluminação foi promovida com uso de lâmpadas fluorescentes, tipo luz do dia (80W).
Diariamente foram monitorados a densidade celular, o pH e a temperatura. Foram determinados
os parâmetros de crescimento como: Densidade Celular Máxima (DCM), Tempo de Cultivo (T),
Velocidade de Crescimento (k), Tempo de Duplicação (T/2) e Taxa de Crescimento (µ). Os
resultados foram submetidos à análise de variância (ANOVA, α<0,05). Quando detectadas
diferenças significativas foi aplicado o teste de Tukey. Também, foi realizado um teste de
cultivo da microalga Chlorella sp. em escala massiva (tanque “raceway” com volume útil de
2.000L), submetido à luz natural. Neste teste, os mesmos parâmetros de crescimento foram
estimados. Diariamente foi coletado os dados de TºC às 08:00h e às 16:00h e a intensidade de
luz às 12:00h. No tanque “raceway”, o meio de cultura foi elaborado com fertilizante agrícola
(KristalonTM), mantendo a concentração de nitrogênio existente no Meio TAP. Em ambos
experimentos não houve diferenças estatisticamente significativas entre os parâmetros de
crescimento. Os valores médios de k ficaram em torno de 0,14 ± 0,04 e 0,19 ± 0,02 nos
tratamentos T3 e T1 (1ºExp.) respectivamente, e 0,16 ± 0,03 e 0,22 ± 0,11 nos tratamentos T24:00 e T-12:12 (2ºExp.) respectivamente. Os valores médios de µ ficaram em torno de 0,75 ±
0,07 e 0,84 ± 0,20 nos tratamentos T3 e T2 (1ºExp.) respectivamente, e 0,61 ± 0,08 e 0,91 ±
0,47 nos tratamentos T-24:00 e T-12:12 (2ºExp.) respectivamente. Os valores médios de pH e
TºC para o 1º experimento foram de 6,6 ± 0,7 e 26,0 ±1,0 ºC, respectivamente, e, para o 2º
experimento foram de 8,1 ± 0,4 e 25,0 ±1,2 ºC, respectivamente. No teste realizado em escala
massiva com iluminação natural, a intensidade de luz, mensurada diariamente às 12:00h, variou
entre 53 e 1308 µmol/m2.s, com valor médio de 754 ± 334 µmol/m2.s. O fotoperíodo natural foi
de aproximadamente 12:12 (Luz:Escuro). A temperatura média às 08:00h e às 16:00h foi de
15,2 ±2,3 ºC e 19,5 ±1,8 ºC, respectivamente. Os parâmetros de crescimento alcançados no
53
tanque “raceway” foram considerados satisfatórios, sendo o k e o µ em torno de 0,23 e 0,59
respectivamente. Os resultados dos 1º e 2º experimentos demonstram que a microalga Chlorella
sp., apresenta adequado crescimento quando submetida à baixas intensidades luminosas, bem
como, a fotoperíodos de baixo tempo de exposição a luz. Isto a torna uma microalga com alto
potencial para cultivo de biomassa algal em regiões de elevadas latitudes, nas quais estes fatores
tendem a sofrer grandes variações diárias e sazonais. Pesquisas futuras devem ser realizadas
para elucidar a interação entre estes fatores, a influência da luz sobre o biovolume e composição
celular, bem como, aprofundar os estudos em escala massiva.
Palavras-chave: Chlorella sp., fotoperíodo, intensidade de luz
54
UTILIZAÇÃO DE FERTILIZANTES AGRÍCOLAS PARA PRODUÇÃO DE
Chlorella sp. CULTIVADAS NO SUL DO BRASIL
CANTO, F.Q.1; PRIMO, T.A.R. da C.1; MONTEIRO, I.B.1; ABREU, T.A.M. de A.1;
HENRIQUE, A. da S.1; WILLEMANN, D.P.2; NEVES, F. de F.1
¹ Laboratório de Cultivo e Biotecnologia de Algas LCBA, Departamento de Engenharia de Pesca DEP,
Centro de Educação Superior da Região Sul CERES, Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC,
Laguna, SC – Brasil. [email protected] 2 Laboratório de Mecânica, Máquinas e Motores L3M,
Departamento de Engenharia de Pesca DEP, Centro de Educação Superior da Região Sul CERES,
Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC, Laguna, SC – Brasil.
A microalga Chlorella há décadas vem sendo comercializada como suplemento alimentar. Esta
emicroalga é uma das poucas que possuem registro para comercialização como suplemento
alimentar humano no Brasil, entretanto, ainda não existe cultivo comercial deste microrganismo
no país, sendo a matéria prima importada, principalmente de países asiáticos. Para tornar viável
o cultivo de Chlorella no Brasil é preciso desenvolver técnicas de produção em escala massiva
que tornem competitiva a comercialização da biomassa. A utilização de fertilizantes agrícolas
encontrados no comércio local é um potencial para diminuir custos de produção e aumentar a
produtividade sem comprometer a qualidade nutricional da biomassa. Sendo assim, o objetivo
do presente trabalho foi avaliar o potencial de utilização de diferentes fertilizantes agrícolas
comerciais, como fonte alternativa de nutrientes necessários para elaboração dos meios de
cultura para cultivo de Chlorella sp.. Foram realizados dois experimentos em escala de bancada,
bem como, testes de cultivo em fotobiorreatores em escala piloto. Cada experimento teve três
tratamentos com três repetições. Os cultivos foram realizados em frascos erlenmeyers de 1L
com volume útil de 0,7L, sob aeração e iluminação artificial (130µmol.m-2.s-1) constante. O
primeiro experimento foi composto por tais tratamentos: Controle (TC) onde o meio de cultura
utilizado foi o meio TAP; Tratamento 1 (T1) em que foi utilizado uma combinação de Uréia e
Fosway® para elaboração do meio de cultura; Tratamento 2 (T2) em que foi utilizado uma
solução Hidropônica. Já o segundo experimento foi composto por tais tratamentos: Tratamento
A (TA), o mesmo elaborado no T1; O Tratamento B (TB), o mesmo elaborado no T2; e o
Tratamento C (TC) no qual o meio e cultura foi elaborado com o fertilizante Kristalon TM. Em
todos os tratamentos experimentais alternativos, a quantidade de fertilizante utilizada foi
estimada para que se mantivesse a concentração de nitrogênio encontrada no meio de cultura
TAP. Diariamente foram monitorados os dados de densidade celular, pH e temperatura. Foram
determinados os parâmetros de crescimento como: Densidade Celular Máxima (DCM), Tempo
de Cultivo (T), Velocidade de Crescimento (k), Tempo de Duplicação (T/2), Taxa de
Crescimento (µ) e Massa Seca (este apenas no segundo experimento). Os resultados foram
submetidos à análise de variância (ANOVA, α<0,05). Quando detectadas diferenças
significativas foi aplicado o teste de Tukey. O testes em escala piloto foram realizados em dois
fotobiorreatores planos com volume útil de 100L cada e um fotobiorreator tubular com volume
útil de 160L. Foi realizado apenas um cultivo em cada fotobiorreator, nos quais utilizou o
fertilizante KristalonTM para elaboração do meio de cultura. Os valores de densidade celular,
TºC às 08:00h e às 16:00h e intensidade de luz, foram monitorados diariamente, assim como, os
parâmetros de crescimento foram mensurados. No primeiro experimento a DCM atingida no
tratamento T3 foi superior ao controle (T1), sendo que o tratamento T2 apresentou uma DCM
inferior ao TC. No segundo experimento os maiores valores de DCM atingidos foram
encontrados nos tratamentos TB e TC. Em relação à massa seca, o tratamento TC atingiu valor
médio de 0,98 ± 0,21 g.L-1, o TB 0,70 ± 0,22 g.L-1 enquanto o TA atingiu valor médio de 0,24 ±
0,09 g.L-1, sendo os primeiros não diferentes estatisticamente, embora, superiores ao último. Os
resultados indicam que os fertilizantes agrícolas, solução Hidropônica e KristalonTM,
encontrados no comércio local apresentam-se como interessante fonte alternativa de nutrientes
55
para o cultivo da microalga Chlorella sp. Contudo o uso da Uréia combinado com o Fosway®
não apresentou bons resultados. Os testes em escala piloto reforçam o potencial do KristalonTM
como fonte de nutrientes, uma vez que apresentaram dados de crescimento satisfatórios em
relação aos experimentos realizados em escala de bancada. Entretanto, novas pesquisas
avaliando dados de massa seca, composição celular, biovolume, diferentes concentrações dos
fertilizantes utilizados, outros fertilizantes agrícolas comerciais, dados econômicos, entre outros,
são necessárias para determinar o meio de cultura ótimo para o cultivo da microalga Chlorella
sp. no Brasil.
Palavras-chave: Chlorella sp., fertilizante agrícola, reator plano
56
BIOHYDROGEN VIA MICROALGAE THROUGH THERMOCATALYTIC METHANE
CRACKING PROCESS - MODELLING AND SIMULATION
MACAMBIRA, F.S.1; CARIOCA, J.O.B.2,3; ABREU, C.4; SOUZA, E.G2.; ALCANTARA, P.C.5
1
Instituto Federal de Educação e Tecnologia, Av. treze de maio, 2081, Benfica, Fortaleza, Ceará- Brazil,
2
+55 85 3307-3728. [email protected]
Universidade Federal do Ceará; 3 EFB/EBS:
Environmental Biotechnology Section. 4 Universidade Federal de Pernambuco. 5Faculdade do Nordeste FANOR.
This paper analyzes the potential to produce biohydrogen through a Thermocatalytic Methane
Cracking – TCMC to anticipate hydrogen economy, which should be characterized by a new era
in which hydrogen biofuel together with the fuel cell technology will contribute to electric
energy generation as well as for green mobility purposes, without CO2-emissions. Concerning
other biohydrogen processes in development, they present very low yields with a small
probability to be used commercially in the next decades. Unfortunately the classical industrial
hydrogen producing processes like Steam Methane Reform-SMR and Partial Oxidation ProcessPOP use natural gas and liberate large amount of CO2 emissions. This analysis has been
possible through the use of the UniSim simulator which has been designed specifically to
maximize engineer’s efficiency process analysis methods. The initial development of a
conceptual model is essential to obtain preliminarily mass and energy balances, which are also
based in well established thermodynamics relationships. To understand the potential of the
proposed model, it will be presented an analysis of the World Primary Energy Growth Scenario
according to the World Energy Outlook-2010 to the period of 2012 – 2022 which shows a
growth of 1.4% yearly, versus the Global Clean-Energy technologies projected to grow through
an increase rate of approximately 1.7% in the same period, which is extremely promising. The
main advantages of the new proposed method are: it is based on the use of wastes, effluents or
microalgae to produce methane and reduced carbon; it does not require large amounts of land to
grow crops like in the production of bioethanol and biodiesel. So, the use of the proposed
processes will contribute to diminish environmental impacts simultaneously with the production
of a clean biofuel, with water re-use. In this sense, the results of UniSim simulation of the two
classical hydrogen producing processes are presented: Steaming methane reforming-SMR and
the thermocatalytic methane cracking - TCMC from which is obtained a high quality hydrogen
compared with the hydrogen produced by the SMR process. Besides that, the TCMC process
produces reduced carbon, a valuable byproduct which contributes to the hydrogen
competitiveness. It is valuable to notice that in our pilot plant the thermocatalytic process is
being conducted in a fluidized bed catalytic process at atmospheric pressure [1], in cooperation
with COELCE –ENEL Green Power, both Brazilian subsidiaries companies of the Italian Group
ENEL.
Palavras-chave: computer simulation, greenhouse effect, microalgae, thermocatalytic
cracking, biohydrogen
57
SUPER MICROALGA, EM BUSCA DE ENERGIA: UMA FERRAMENTA DIGITAL
PARA TRABALHAR A IMPORTÂNCIA DA LUZ SOLAR NA GERAÇÃO DE ENERGIA
RENOVÁVEL COM ALUNOS DO ENSINO BÁSICO
MEDEIROS, C.I.1,I; SOUSA JÚNIOR, G.M.1,II; MEDINO, J.1,III; NASCIMENTO, J.K.1,IV;
MARTINS, P.L.1,V; ALVES, I.C.1,VI; SILVA, M.M.1,VII; MARTINS, K.L.1,VIII; GUIMARÃES, C.A.2,IX;
ARAÚJO, W.O.2,X; ARANHA, E.H.2,XI; COSTA, I.A.S.3,XII; SOUZA, G.P.V.A.3,XIII
1
Graduando em Ciências Biológicas, Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Natal, RNBrasil. Bolsista do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID-Biologia).
I
II
III
[email protected];
[email protected]
[email protected]
IV
V
[email protected]
[email protected] VI [email protected]
VII
[email protected] VIII [email protected] 2 Pesquisadores do Instituto Metrópole
Digital (IMD)/UFRN, Natal, RN-Brasil. IX [email protected] X [email protected]
XI
[email protected] 3 Coordenadoras do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à
Docência (PIBID-Biologia), UFRN, Natal, RN-Brasil. XII [email protected] XIII [email protected]
Um dos setores que mais cresce na indústria de mídia e entretenimento é o de jogos de vídeo
games e computadores, conquistando um espaço importante na vida de crianças, jovens e
adultos. Os jogos costumam absorver horas que os jogadores poderiam aproveitar em outras
atividades, como estudar, por exemplo. A fim de unir ensino e diversão, crescem pesquisas que
tentam encontrar maneiras de proporcionar práticas educacionais inovadoras, onde o aluno
aprenda de forma mais ativa e motivada. Segundo Gros (apud SAVI; ULBRICHT, 2008), jogos
com fins educacionais precisam ter objetivos de aprendizagem bem definidos e ensinar
conteúdos das disciplinas aos usuários, ou promover o desenvolvimento de estratégias ou
habilidades importantes para ampliar a capacidade cognitiva e intelectual dos alunos. Desde a
Revolução Industrial o mundo tem enfrentado graves problemas ambientais devido ao uso de
fontes de energia economicamente viáveis, mas prejudiciais ao meio ambiente. A situação
apenas se agrava pela emissão de gases nocivos a saúde, como o dióxido de carbono (CO2), que
conduz ao aquecimento global e à consequentes alterações climáticas. Fontes renováveis
utilizam recursos naturais considerados inesgotáveis pela sua capacidade de se regenerar, como
o sol (energia solar), o vento (energia eólica), os rios e correntes de água doce (energia
hidráulica), os mares e oceanos (energia mareomotriz e energia das ondas), matérias orgânicas
(biomassa) e o calor da terra (energia geotérmica) (FINDER, 2011). Um exemplo de energia
renovável que está sendo bastante estudada e explorada por pesquisadores do Centro de
Biociências da UFRN é o biodiesel, produzido a partir da biomassa de algumas espécies de
microalgas, surgindo como alternativa aos combustíveis fósseis (MINISTÉRIO DA CIÊNCIA,
TECNOLOGIA E INOVAÇÃO, 2015). As microalgas são organismos aquáticos microscópicos
capazes de absorver energia solar e CO2 atmosférico, convertendo nutrientes do meio em
matéria orgânica. Dessa forma, assim como as plantas, podem sobreviver e se reproduzir tendo
como fonte principal de energia a luz do sol, gerando biomassa e liberando oxigênio para o
meio ambiente (AZEREDO, 2012). O biodiesel é produzido por transesterificação, um dos
processos existentes para produção de biocombustíveis. Neste processo são extraídos óleos da
biomassa microalgal, que passam por reações químicas e são transformados no produto final
(AZEREDO, 2012). Um projeto de jogos digitais como ferramenta didática foi desenvolvido em
conjunto com o Instituto Metrópole Digital (IMD), onde bolsistas do PIBID-Biologia
participaram de minicursos sobre produção de jogos em programas computacionais simples,
como o Construct 2. No jogo ‘‘Super Microalga: em busca da energia renovável’’, espera-se que
os jogadores aprendam de forma fácil e divertida a importância de luz solar, CO2, nutrientes e
água para a produção de biomassa microalgal, bem como compreendam o conceito e a
importância desta como fonte de energia renovável. No jogo, serão trabalhados os principais
fatores para a produção de biomassa e o processo de produção de biodiesel. Na primeira fase, o
objetivo é fazer a personagem principal, a microalga, pegar sol e molécula de CO 2 distribuídos
58
no ambiente, representando a captação de recursos para conseguir energia de sobrevivência e
multiplicação. Enquanto isso, ele terá que desviar a microalga dos seus predadores naturais, o
zooplâncton. À medida que o jogador pegar um sol e uma molécula de CO2 o contador lateral de
biomassa aumentará uma unidade de microalga, representando o aumento de biomassa no
ambiente. Completando o contador, a microalga seguirá para a segunda fase, em uma usina,
onde será representado o processo de transesterificação. Se a microalga se chocar com um
zooplâncton o jogo reiniciará.
Palavras-chave: jogo didático, energia renovável, biomassa de microalgas, biodiesel
59
CULTIVO DA MICROALGA Nannochloropsis oculata EM TRÊS DIFERENTES
SALINIDADES DESTINADA PARA A PRODUÇÃO DE BIODIESEL
LIMA, J.B.1; CORREIA, D.Q.1; DE LIMA, E.V.1; DO NASCIMENTO, F.H.G.1; VIANA, C.A.S.2;
MAIA, H.D.3 e ARAUJO, G.S.4
1
Instituto Federal de Educação, Ciência a Tecnologia do Ceará – IFCE, Campus Aracati, rua Teófilo
Pinto, 200. Aracati, CE – Brasil. [email protected] 2 Técnico de Laboratório da Comercial
Brasileira de Carcinicultura - C.B.C, Aracati, CE – Brasil. 3 Bolsista de Iniciação Científica do Conselho
Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq, Universidade Federal do Ceará – UFC,
Campus do Pici, Av. Mister Hull, s/n. Fortaleza, CE – Brasil. 4 Prof. Dr. do Instituto Federal de Educação,
Ciência a Tecnologia do Ceará – IFCE, Campus Aracati – Brasil.
As microalgas parecem ser as únicas fontes de biodiesel que têm potencial para substituir
completamente o diesel obtido do petróleo. Ao contrário das plantas superiores, as microalgas
apresentam crescimento rápido, dobrando sua biomassa após 24 horas e produzem uma elevada
quantidade de óleo, a qual pode ultrapassar 80% da sua biomassa seca e níveis desse composto
de 20 a 50% são bastante comuns. Além disso, são de fácil cultivo e necessitam de menores
áreas, quando comparadas às demais fontes destinadas para a produção de biodiesel o que
tornam as microalgas as mais promissoras fontes de biocombustível (MITCHELL, B.G. Are
microalgae a viable option for biofuel? Scripps Institution of Oceanography University of
California, San Diego, 2007). O presente trabalho tem por objetivo acompanhar o cultivo da
microalga marinha Nannochloropsis oculata em três diferentes salinidades destinada para a
produção de biodiesel. A microalga foi cultivada no Laboratório de Produção de Alimento Vivo
– LABPAV do Instituto Federal de Educação, Ciência a Tecnologia do Ceará – IFCE, Campus
Aracati, partindo de uma cepa mantida em câmara de germinação a 22 ± 2 °C, em tubos de
ensaio, com iluminação artificial e fotoperíodo de 16 h de claro e 8 h de escuro. Para avaliar a
influência da salinidade do meio de cultura no rendimento de biomassa seca após devida
secagem, inicialmente foi preparado o meio de cultivo usado para a manutenção dos inóculos e
condução dos experimentos, que foi o Guillard f/2 (GUILLARD, R.R.L. Culture of Marine
Invertebrate Animals. Plenum, p.29-60, 1975). O cultivo das microalgas partiu de um volume
de 20 mL em um erlenmeyer de 250 mL, no qual, a cada dois dias foi acrescentado
aproximadamente o mesmo volume de meio de cultura. Para o preparo, foi coletada água do
mar e a salinidade de manutenção dos inóculos foi 20. Em seguida, o conteúdo do erlenmeyer
foi transferido para outro, com capacidade para um litro. Finalmente, cerca de 650 mL de cada
cultura foram transferidos para um recipiente e completado três litros, sendo a cultura submetida
a uma aeração constante. A iluminância, fornecida constantemente por uma lâmpada
fluorescente de 40 W, foi de 30 μE cm-2 s-1 e a temperatura da sala de cultivo foi de 23 ± 1 ºC.
Os cultivos foram realizados com volume constante, por um período de doze dias. O meio de
cultivo e toda vidraria utilizada nas culturas foram previamente esterilizados em autoclave por
15 minutos a 121 °C. As microalgas foram cultivadas em triplicata em três diferentes
salinidades (30; 25 e 20). No início e a cada dois dias foi determinada a densidade óptica (DO
680 nm) das culturas com o intuito de acompanhar a multiplicação celular em cada tratamento,
utilizando um espectrofotômetro UV/VIS. Paralelo a isso, foi determinado o crescimento celular
através da contagem das células (cels. mL-1) em câmara de Newbauer também no início e a cada
dois dias. Para separar as microalgas do meio de cultivo foi utilizada a técnica de floculação
química, através da adição de uma solução de NaOH 2N. O sobrenadante contendo o meio de
cultivo foi sifonado e a biomassa algal úmida, rica em sal, foi submetida a várias lavagens com
água doce. Finalmente, a biomassa lavada foi seca em estufa com renovação de ar a 60 ºC por
um período de 48 horas. Após a secagem, foi pesada em balança semi-analítica para a
determinação do rendimento de biomassa seca e futuramente para a extração e caracterização do
óleo destinado para a produção de biodiesel. Verificamos que o melhor desempenho das
culturas ocorreu na salinidade 20, atingindo uma absorbância de 0,817±0,09 nm, superior a 30 e
60
25 (0,566±0,11 e 0,534±0,07 nm, respectivamente). Similarmente, o melhor rendimento de
biomassa seca também ocorreu na salinidade 20 (6,302±0,082 g), superior a 30 e 25
(5,618±0,121 e 5,345±0,080 g, respectivamente). Pode-se concluir que o melhor desempenho e
rendimento de biomassa seca da microalga marinha Nannochloropsis oculata ocorreu na
salinidade intermediária testada (20). Os autores agradecem ao Grupo de Estudos em
Aquicultura Tropical – GEAQUI do IFCE Campus Aracati.
Palavras-chave: biodiesel, microalga, salinidade
61
CULTIVO DA MICROALGA Spirulina platensis EM TRÊS DIFERENTES
QUANTIDADES DE UREIA, EM CONDIÇÕES CONTROLADAS
BRAGA, B.K.S.1; BRAGA, B.K.S.1; DE FREITAS, G.R.1; SANTIAGO, C.S.2;
VIANA, C.A.S.3; ARAUJO, G.S.4
1
Instituto Federal de Educação, Ciência a Tecnologia do Ceará – IFCE, Campus Aracati, rua Teófilo
Pinto, 200. Aracati, CE – Brasil. [email protected] 2 Bolsista do Programa Institucional de
Bolsas de Iniciação Científica Júnior - Ensino Médio - do Conselho Nacional de Desenvolvimento
Científico e Tecnológico – PIBICJr/EM/CNPq do Instituto Federal de Educação, Ciência a Tecnologia do
Ceará – IFCE, Campus Aracati – Brasil. 3 Técnico de Laboratório da Comercial Brasileira de Carcinicultura
- C.B.C, Aracati, CE – Brasil. 4 Prof. Dr. do Instituto Federal de Educação, Ciência a Tecnologia do Ceará
– IFCE, Campus Aracati – Brasil.
A microalga Arthrospira platensis ou comercialmente conhecida Spirulina, é uma cianobactéria
microscópica e filamentosa (LOURENÇO, S.O. Cultivo de Microalgas Marinhas: princípios e
aplicações. São Carlos: Editora Rima, v. 1, 606 p., 2006), de cor verde-azulada, e formadora de
tricomas em espiral, de onde deriva seu nome (SILI, C.; TORZILLO, G.; VONSHAK, A.
Arthrospira (Spirulina). In: WHITTON, B.A. (ED.). Ecology of Cyanobacteria II: Their
Diversity in Space and Time. ED. Springer, p. 677-705, 2012). Esta espécie é rica em proteínas
e dependendo das condições de cultivo, poderá ser composta de 65 a 71% dessas
macromoléculas na matéria seca, contendo todos os oito aminoácidos essenciais aos seres
humanos. Apresenta cerca de 12 a 10% de carboidratos e lipídios, respectivamente, de acordo
com as condições de cultivo (LANLAN, Z.; LIN, C.; JUNFENG, W.; YU, C.; XIN, G.;
ZHAOHUI, Z.; TIANZHONG, L. Attached cultivation for improving the biomass productivity
os Spirulina platensis. Bioresource Technology, n. 181, p. 136-142, 2015). O presente trabalho
tem por objetivo acompanhar o desempenho da microalga Spirulina platensis em três diferentes
concentrações de uréia nos meios de cultivo, em condições controladas. O inóculo da microalga
foi obtido do cepário do Centro de Biotecnologia Aplicada à Aquicultura (CEBIAQUA),
pertencente ao Departamento de Engenharia de Pesca da Universidade Federal do Ceará, onde
são mantidas a 22 °C, em tubos de ensaio, com iluminação artificial e fotoperíodo de 16 h de
claro e 8 h de escuro. Os inóculos foram mantidos no Laboratório de Produção de Alimento
Vivo (LABPAV) pertencente ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará IFCE, Campus Aracati, em recipientes específicos, a uma temperatura de 23 °C, em câmara de
germinação. Para a realização da pesquisa, foi coletado água do mar para o preparo dos meios
de cultura e regulado a salinidade para 15 utilizando água destilada, em seguida acrescentado
bicarbonato de sódio (NaHCO3), na proporção de 8 g por litro. Também foram utilizados como
nutrientes o SPT (superfosfato triplo), na proporção de 0,01 g por litro e três concentrações
diferentes de uréia (0,1; 0,2 e 0,3 g por litro), todos macerados e diluídos. As microalgas foram
cultivadas em duplicata, sendo a água do mar e toda a vidraria utilizada nas culturas foram
previamente esterilizados em autoclave por 15 minutos a 121 °C. Os cultivos possuíram 3 L de
volume útil, com cerca de 400 mL de inoculo e 2.600 mL de meio de cultivo (Absorbância
inicial de 0,175 nm determinada através de espectrofotômetro UV/VIS). Neste momento, as
culturas passaram a ser submetidas a uma aeração constante através de bombas de diafragma
com fluxo de ar de 2 L min-1. Durante os cultivos, em ambos os tratamentos, a irradiação,
fornecida constantemente por uma lâmpada fluorescente de 40 W, foi de 30 μE.cm-2 s-1 e a
temperatura da sala de cultivo ficou em torno de 24 ± 1 ºC. Os cultivos foram realizados com
volume constante, por um período de oito dias. No início e a cada dois dias foi determinada a
densidade óptica (DO 680 nm) das culturas com o intuito de acompanhar a multiplicação celular
em cada tratamento, utilizando o espectrofotômetro descrito. Paralelo a isso, foi determinado o
crescimento celular através da contagem do número de tricomas (tricomas. mL-1) em câmara de
Newbauer através de um microscópio binocular. Esses parâmetros foram úteis para o
acompanhamento da multiplicação celular das mesmas (desempenho das microalgas).
62
Verificamos que o melhor desempenho das culturas ocorreu na concentração de 0,3 g de uréia
por litro, atingindo uma absorbância de 0,572±0,08 nm, superior a concentração de 0,2 e 0,1 g
de uréia por litro (0,496±0,08 e 0,564±0,05 nm, respectivamente). Pode-se concluir que o
melhor desempenho da microalga Spirulina platensis ocorreu na maior concentração de uréia
testada (0,3 g por litro), o que demonstra que a mesma necessita de maiores quantidades desse
composto para se obter um bom desempenho em condições controladas. Os autores agradecem
ao Grupo de Estudos em Aquicultura Tropical – GEAQUI do IFCE Campus Aracati.
Palavras-chave: desempenho, microalga, ureia
63
DESEMPENHO DA MICROALGA Spirulina platensis EM TRÊS DIFERENTES
SALINIDADES EM CONDIÇÕES CONTROLADAS
BRAGA, B.K.S.1; BRAGA, B.K.S.1; SANTIAGO, C.S.2; DA SILVA, R.O.2;
VIANA, C.A.S.3; ARAUJO, G.S.4
1
Instituto Federal de Educação, Ciência a Tecnologia do Ceará – IFCE, Campus Aracati, rua Teófilo
Pinto, 200. Aracati, CE – Brasil. [email protected] 2 Bolsista do Programa Institucional de
Bolsas de Iniciação Científica Júnior - Ensino Médio - do Conselho Nacional de Desenvolvimento
Científico e Tecnológico – PIBICJr/EM/CNPq do Instituto Federal de Educação, Ciência a Tecnologia do
Ceará – IFCE, Campus Aracati – Brasil. 3 Técnico de Laboratório da Comercial Brasileira de Carcinicultura
- C.B.C, Aracati, CE – Brasil. 4 Prof. Dr. do Instituto Federal de Educação, Ciência a Tecnologia do Ceará
– IFCE, Campus Aracati – Brasil.
Na aquicultura, as microalgas sevem de alimento e ajudam a manter a qualidade de água, pois
produzem oxigênio, consomem dióxido de carbono e compostos nitrogenados, principalmente a
amônia (DERNER, R.B. Cultivo de microalgas. In: Produção de camarão marinho.
Florianópolis: UFSC, p. 64-75, 1996). A microalga Spirulina platensis é considerada uma fonte
de vitaminas, aminoácidos essenciais, minerais, ácidos graxos e pigmentos antioxidantes, como
carotenóides (BERESTO, V. Our experience in spirulina feeding to minks in the reproduction
period. Scientifur, v. 25, p. 11–15, 2001). O presente trabalho tem por objetivo acompanhar o
desempenho da microalga Spirulina platensis em três diferentes salinidades, em condições
controladas. O inóculo da microalga foi obtido do cepário do Centro de Biotecnologia Aplicada
à Aquicultura (CEBIAQUA), pertencente ao Departamento de Engenharia de Pesca da
Universidade Federal do Ceará, onde são mantidas a 22 °C, em tubos de ensaio, com iluminação
artificial e fotoperíodo de 16 h de claro e 8 h de escuro. Os inóculos foram mantidos no
Laboratório de Produção de Alimento Vivo (LABPAV) pertencente ao Instituto Federal de
Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará - IFCE, Campus Aracati, em recipientes específicos, a
uma temperatura de 23 °C, em câmara de germinação. Nos três tratamentos que constaram a
pesquisa, foi coletado água do mar para o preparo dos meios de cultura, e acrescentado
bicarbonato de sódio (NaHCO3), na proporção de 8 g por litro. Também foram utilizados como
nutrientes o SPT (superfosfato triplo), na proporção de 0,01 g por litro e uréia na proporção de
0,1 g por litro, todos macerados e diluídos. As microalgas foram cultivadas em duplicata em três
diferentes salinidades (20; 15 e 10), sendo a água do mar e toda a vidraria utilizada nas culturas
foram previamente esterilizados em autoclave por 15 minutos a 121 °C, e ajustado a salinidade
com água destilada em cada tratamento. Os cultivos possuíram 3 L de volume útil, com cerca de
400 mL de inoculo e 2.600 mL de meio de cultivo (Absorbância inicial de 0,220 nm
determinada através de espectrofotômetro UV/VIS). Neste momento, as culturas passaram a ser
submetidas a uma aeração constante através de bombas de diafragma com fluxo de ar de 2 L
min-1. Durante os cultivos, em ambos os tratamentos, a irradiação, fornecida constantemente por
uma lâmpada fluorescente de 40 W, foi de 30 μE.cm-2 s-1 e a temperatura da sala de cultivo
ficou em torno de 24 ± 1 ºC. Os cultivos foram realizados com volume constante, por um
período de oito dias. No início e a cada dois dias foi determinada a densidade óptica (DO 680
nm) das culturas com o intuito de acompanhar a multiplicação celular em cada tratamento,
utilizando o espectrofotômetro descrito. Paralelo a isso, foi determinado o crescimento celular
através da contagem do número de tricomas (tricomas. mL-1) em câmara de Newbauer através
de um microscópio binocular. Esses parâmetros foram úteis para o acompanhamento da
multiplicação celular das mesmas (desempenho das microalgas). Verificamos que o melhor
desempenho das culturas ocorreu na salinidade 15, atingindo uma absorbância de 0,689±0,04
nm, superior a 10 e 20 (0,590±0,02 e 0,478±0,02 nm, respectivamente). Pode-se concluir que o
melhor desempenho da microalga Spirulina platensis ocorreu na salinidade intermediária
testada (15), o que demonstra que a mesma não necessita de elevadas salinidade para se obter
64
um bom desempenho em condições controladas. Os autores agradecem ao Grupo de Estudos em
Aquicultura Tropical – GEAQUI do IFCE Campus Aracati.
Palavras-chave: crescimento, microalga, salinidade
65
RENDIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DO ÓLEO EXTRAÍDO DA MICROALGA
Chlorella vulgaris CULTIVADA EM AMBIENTE ABERTO DESTINADA PARA A
PRODUÇÃO DE BIODIESEL
ARAUJO, G.S.1; DA SILVA, J.W.A.2
1
Prof. Dr. do Instituto Federal de Educação, Ciência a Tecnologia do Ceará – IFCE, Campus Aracati, rua
Teófilo Pinto, 200. Aracati, CE – Brasil. [email protected] 2 Prof. M.Sc. do Instituto Federal de
Educação, Ciência a Tecnologia do Ceará – IFCE, Campus Limoeiro do Norte, rua Estevão Remígio, 1145.
Limoeiro do Norte, CE – Brasil.
As microalgas são de fácil cultivo e necessitam de menores áreas, quando comparadas às
demais fontes destinadas para a produção de biodiesel o que tornam as microalgas as mais
promissoras fontes de biocombustível (MITCHELL, B.G. Are microalgae a viable option for
biofuel? Scripps Institution of Oceanography University of California, San Diego, 2007). O
presente trabalho tem por objetivo cultivar a microalga de água doce Chlorella vulgaris em
ambiente aberto, verificar o rendimento de biomassa seca, extrair e caracterizar o óleo destinado
para a produção de biodiesel. A microalga foi cultivada em um meio de cultura contendo 120 g
de uréia (solução estoque 1), 30 g de superfosfato triplo (solução estoque 2), ambos dissolvidos
em um litro de água destilada, e vitaminas (duas ampolas de Citoneurim em 50 mL de água
destilada) (solução estoque 3). Para cada litro de meio, foram utilizados 1 mL das soluções
estoque 1 e 2 e 0,5 mL da solução 3. O cultivo foi iniciado a partir de vinte litros de uma cultura
obtida em condições controladas, no Centro de Biotecnologia Aplicada a Aquicultura CEBIAQUA, do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Ceará. Todo o
volume obtido foi inoculado em um tanque de 2000 L existente na Estação de Piscicultura Prof.
Dr. Raimundo Saraiva da Costa (UFC), contendo 200 L do meio descrito anteriormente,
iniciando assim o cultivo em ambiente aberto com um volume útil de 220 L. A partir desse
momento, a cultura foi submetida a uma aeração constante através de um mini compressor de ar
com vazão de 2000 L hora-1 e o tanque foi protegido com uma tela tipo mosquiteiro para evitar e
entrada de insetos e outros detritos. A cada quatro dias foram acrescentados 276 L de meio de
cultivo até atingir um volume total de 1.600 L, ao final de 23 dias de cultivo. A separação das
microalgas do meio de cultivo foi realizada através da técnica de floculação química, com uma
solução de NaOH 2N. Para isso, cerca de 400 L do cultivo foram drenados para uma caixa
d’água de 500 L e misturados com 200 mL desse composto. O sobrenadante contendo o meio de
cultivo foi sifonado e a biomassa algal úmida foi seca em estufa com renovação de ar a 60 ºC
por um período de 24 horas. Após a secagem, foi triturada em um processador de alimentos e
pesada em balança semi-analítica para a determinação do rendimento de biomassa seca. A
determinação do teor de lipídios foi realizada em triplicata e seguiu o método de Bligh; Dyer
(BLIGH, E.G.; DYER, W.J. A rapid method of total lipid extraction and purification. Canadian
Journal of Biochemistry and Physiology, v. 37, p. 911-917, 1959). A caracterização dos lipídeos
presentes no óleo extraído da microalga C. vulgaris foi realizada através de uma cromatografia
gasosa acoplada a um espectrômetro de massa (GC-MS), utilizando o método Ce 2-66 da AOCS
(AOCS Official Method Ca 5a-40, Free fatty acids. In: D.E. Firestone, Editor, Official methods
and recommended practices of the AOCS, AOCS Press, Champaign IL, 1997). Para a análise
dos ésteres metílicos, foi utilizado o cromatógrafo a gás CGC Agilent-6850 série GC SYSTEM
acoplado a um detector de ionização de chama, FID (flame ionization detector) e a um
integrador, utilizando uma coluna capilar DB-23 Agilent (50% cianopropil/metilpolisiloxano)
com 60 m de comprimento, diâmetro interno de 0,25 mm e 0,25 µm de espessura do filme
líquido. As análises de extração e caracterização do óleo foram realizadas no Laboratório de
Análise e Desenvolvimento de Processos (LADP) do Departamento de Engenharia Química da
Universidade Federal do Ceará. Assim, verificamos que a microalga C. vulgaris apresentou uma
densidade inicial de 0,149 nm e, a cada quatro dias, chegava a 0,581 nm. Em cada produção da
66
microalga, foram obtidos, após a floculação química e secagem, uma quantidade total de 95,41
g de biomassa seca, correspondendo a um rendimento de 0,02%. O teor de lipídios totais foi de
57,86±5,18%. A identificação dos ésteres metílicos presentes no óleo da microalga C. vulgaris
revelou a presença dos ácidos palmítico, oléico e linoléico, dos quais quase 40% é de palmítico,
um ácido graxo sem nenhuma insaturação. Nessas condições, podemos concluir que a microalga
Chlorella vulgaris apresenta todas as condições para ser utilizada como fonte de
biocombustível. Os autores agradecem a todos os laboratório contidos nesse trabalho pela
realização dos experimentos.
Palavras-chave: biodiesel, microalgas, óleo
67
AVALIAÇÃO DA PRODUTIVIDADE E DO POTENCIAL LIPÍDICO DE MICROALGAS
MARINHAS E DULCÍCOLAS
LEITE, H.H.F.G.1; OLIVEIRA, O.S.B.C. de.2; CARDOSO, D.E.V.3; VIBIAN, C.F.3;
GIANESELLA, S.M.F.1; NETO, A.M.P.³; SALDANHA-CORRÊA, F.M.P.1
1
Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico, Praça do Oceanográfico, 191. São Paulo, SP –
Brasil. [email protected] 2 USP, Instituto de Energia e Ambiente, Av. Prof. Luciano Gualberto, 1289,
São Paulo, SP – Brasil. ³ Universidade Federal do ABC, Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências
Sociais Aplicadas, Av. dos Estados, 5001. Santo André, SP – Brasil.
Os combustíveis fósseis suprem aproximadamente 80% das demandas energéticas mundiais.
Destes, 28% são consumidos nos transportes. As emissões de CO2 provenientes de combustíveis
líquidos em 2010 foi da ordem de 3.109 t (Boden, et al., 2010). Este cenário indica uma
condição insustentável tanto pela limitação de petróleo disponível, quanto para o clima na Terra.
A obtenção de energia a partir de biomassa vem sendo uma alternativa bastante explorada por
meio de grandes monoculturas para a produção de biodiesel e etanol. O biodiesel é produzido a
partir da transesterificação de lipídios extraídos de oleaginosas como a soja e, de acordo com a
International Energy Statistics, da U.S. Energy Information Administration, foram produzidos
globalmente 25. 106 m³ de biodiesel em 2012, suprindo apenas 0,47% das demandas energéticas
para o transporte. Entretanto, o uso dessas commodities como combustíveis tem determinadas
desvantagens como competir com o setor alimentar, ocupar áreas férteis, utilizar água potável
para irrigação e depender de financiamento externo como subsídios (Goldemberg, 2009). Uma
possibilidade promissora é produção de biocombustíveis a partir de microalgas, que geralmente
apresentam boa porcentagem de lipídios e/ou carboidratos por unidade de biomassa, alta taxa de
crescimento, podem ser cultivadas em águas salgadas, salobras ou de reuso (atuando como um
biorremediador ao assimilar nutrientes), além de apresentarem alto potencial para a fixação de
CO2 e não competirem com a produção de alimentos. Estudos para selecionar as cepas e os
meios de cultivo adequados para obtenção de maior produtividade e rendimento lipídico são
fundamentais. Este trabalho reúne informações obtidas em estudos realizados com nove cepas
do Banco de Microrganismos Aidar & Kutner (BMA&K) do Instituto Oceanográfico da USP,
que avaliaram a produtividade e o potencial para a produção de biodiesel de seis microalgas
marinhas (Chlorella minutissima, Nephroselmis sp., Pavlova sp., Rhodomonas salina,
Tetraselmis alacris e Thalassiosira pseudonana) e três dulcícolas (Asteracys quadricellulare,
Chlorela sorokiniana e Desmodesmus sp.). As espécies marinhas foram cultivadas em sistemas
estanque, em meio Guillard f/2, salinidade 35, temperatura de 23 ± 1°C, iluminação média de
150 µE/m2.s e fotoperíodo de 12h, em regimes autotrófico e mixotrófico (com adição de
0,2gglucose/L), com exceção de R. salina e T. alacris que foram cultivadas apenas em autotrofia.
As cepas dulcícolas foram cultivadas em meio Bold Basal modificado, a 24± 1°C e fotoperíodo
de 12h em regime autotrófico, com iluminação média de 70 µE/m2.s, e em regime mixotrófico
(com adição de 0,1gglucose/L) sob iluminação de 244 µE/m2.s. Em todos os cultivos, a biomassa
foi coletada no início da fase estacionária, congelada e liofilizada. A extração lipídica seguiu o
método Bligh & Dyer (1959) adaptado, com exeção de C. minutissima e T. pseudonana cuja
extração foi segundo método descrito em Neto et al. (2013). A análise do perfil lipídico foi
realizada para os cultivos mixotróficos das cepas dulcícolas (Lepage e Roy, 1984 e AbouShanab et al., 2011); e para os autotróficos de R. salina, Pavlova sp., C. minutíssima, T.
pseudonana (Hartman & Lago, 1973; AOCS, 2009a; AOCS, 2009b). As cepas estudadas
apresentaram produtividades variando entre 21 mg/L.dia (T. alacris) e 109 mg/L.dia (A.
quadricellulare). O teor lipídico variou entre 7% (R. salina) e 26,2% (C. minutissima). Para a
produção de um biodiesel de melhor qualidade é desejável que haja predominância de ácidos
graxos saturados e monoinsaturados. Neste sentido, A. quadricellulare, Desmodesmus sp. e
Pavlova sp., que apresentaram respectivamente 38,3, 43,7 e 72,9% destes ácidos graxos, são as
68
que melhor se adequam à esta finalidade. Nas cepas marinhas, a mixotrofia não resultou em
aumento de produtividade nem de rendimento lipídico, comparados às condições autotróficas,
exceto para Nephroselmis sp. que obteve um rendimento lipídico de 19,3 contra 15,9% do
autotrófico. A maior iluminação fornecida para as cepas dulcícolas no regime mixotrófico
favoreceu maior produtividade e lipídios totais. Apesar do baixo percentual lipídico da
biomassa, a alta produtividade destas microalgas compensa a sua exploração para obtenção de
óleo. Esses são dados preliminares da caracterização das mais de 230 cepas de microalgas que
são mantidas no acervo do BMA&K.
Palavras-chave: lipídios, Biodiesel, Chlorella minutíssima, Nephroselmis, Pavlova,
Rhodomonas salina, Tetraselmis alacris, Thalassiosira pseudonana
69
AVALIAÇÃO DO CRESCIMENTO DE Chlorella minutissima EM CONDIÇÕES
MIXOTRÓFICAS COM ADIÇÃO DE GLICOSE
CARDOSO, D.E.V.1; LEITE, H.H.F.G.2, VIBIAN, C.F.1; NETO A.M.P.1,
GIANESELLA S.M.F.2; SALDANHA-CORRÊA, F.M.P2
1
Universidade Federal do ABC, Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas, Av. dos
Estados, 5001. Santo André, SP – Brasil. [email protected] 2 Universidade de São Paulo, Instituto
Oceanográfico, Praça do Oceanográfico, 191, São Paulo, SP – Brasil. [email protected]
A utilização de fontes alternativas de energia, especialmente as renováveis, contribui para a
segurança energética do país e para a redução de poluentes na atmosfera, principalmente o CO 2.
A necessidade de substituição dos combustíveis fósseis em um futuro próximo fica cada vez
mais explicita. Vários centros de pesquisas têm concentrado esforços na viabilização do uso de
fontes de energia renováveis e menos poluentes, que sejam capazes de atender à crescente
demanda energética da população mundial. Os biocombustíveis obtidos a partir de biomassa
vegetal também utilizadas como alimento – seja a soja para o biodiesel e o milho, cana-deaçúcar e a beterraba para o etanol - competem obviamente com a produção de alimento, o uso
de terras agricultáveis e de água potável. A biomassa de microalgas é uma alternativa
promissora para produção de diesel e etanol, pois não compete com a produção de alimentos e
apresenta vantagens adicionais como a possibilidade de usar águas residuais e salobras, de ter
sua produção acoplada à mitigação de emissões de gases para atmosfera (como chaminés de
termoelétricas) e usar terrenos inférteis ou ser mesmo feita em tanques dentro d´água. O teor de
carboidratos na cana-de-açúcar, por exemplo, varia de 13% a 17% da biomassa seca. Nas
microalgas este percentual varia de acordo com a espécie e com as condições de cultivo,
podendo chegar até 64% de carboidratos por unidade de massa. Existem várias técnicas que
podem ser aplicadas ao cultivo algáceo com o objetivo de aumentar a produtividade de
carboidratos e lipídios. Uma delas é a realização de cultivos mixotróficos, nos quais uma fonte
de carbono orgânico (como a glicose) é adicionada ao meio. Estudos anteriores realizados com
Chlorella minutíssima (cepa 26A do Banco de Microrganismos Aidar & Kutner, do Instituto
Oceanográfico da USP), apontaram um teor médio de carboidratos de 34% da biomassa seca
quando cultivada em condição autotrófica. O presente trabalho avaliou o potencial desta mesma
cepa para a produção de carboidratos e lipídios em regime mixotrófico, com adição de 0,2 g de
glicose/ L de meio Guillard f/2. Após o escalonamento e aclimatação da cepa, cultivos
estanques de 5,5L foram realizados em bal es de boro-silicato, com injeção de ar média de 5
mL s-1 L-1, sob iluminação de 300 μE m-2 s-1 e fotoperíodo de 12h, à 23oC, em condições
autotrófica (grupo controle) e mixotrófica, em triplicatas. As adições de solução de glicose
foram realizadas de três maneiras diferentes sendo: 1) adição única de glicose logo no início do
experimento; 2) adição única de glicose após 72 h de cultivo e 2) adição fracionada de 0,05 g/L
de solução de glicose após 72 h do cultivo, seguida de outras três adições de 0,05 g/L,
totalizando 0,2 g/L. A contaminação por bactérias é um problema frequente nos cultivos
mixotróficos xênicos. No experimento 1 as bactérias dominaram completamente, vencendo as
microalgas na competição pelos nutrientes do meio, de modo que este experimento foi
descartado. Nos outros dois experimentos este problema foi contornado com a adição da glicose
já durante a fase exponencial de crescimento das microalgas (após 72h de cultivo). A biomassa
foi coletada na fase estacionária de crescimento. A extração dos carboidratos e lipídios foram
feitas a partir da biomassa liofilizada segundo os métodos de Myklestad & Haug (1972,
modificado) e Neto et al. (2013), respectivamente. Os teores médios de carboidratos observados
foram de 35,0%, 42,7% e 33,4%, para os grupos controle, com adição única e adição fracionada
de glicose. Estatisticamente estas variações não foram significativas. Em termos de
produtividade também não houve diferenças entre os tratamentos, cujo valor médio foi de 37
mg/L.dia. Contudo, resultados favoráveis foram observados para os teores de lipídios, que
70
aumentaram significativamente de 18,6% do peso seco no regime autotrófico para 26 e 31% nas
condições mixotróficas com adição única e fracionada de glicose. Desse modo conclui-se que,
para a cepa de Chlorella minutissima testada, o regime mixotrófico não teve efeito significativo
sobre a produtividade e a produção de carboidratos mas propiciou o aumento no rendimento
lipídico, viabilizando o uso da biomassa também para produção de biodiesel, uma vez que o
rendimento original de carboidratos já é adequado para produção de etanol.
Palavras-chave: Chlorella minutíssima, biodiesel, etanol mixotrófico
71
RECUPERAÇÃO DE BIOMASSA DE MICROALGAS POR ELETROFLOCULAÇÃO
LEITE, H.H.F.G.1; GUIMARÃES, A.D.F. 1; SALDANHA-CORRÊA, F.M.P. 1; GIANESELLA, S.M.F. 1
1
Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico, Praça do oceanográfico, 191. São Paulo, SP –
Brasil. [email protected]
Um dos maiores custos da produção de biomassa de microalgas se deve à separação da
biomassa do meio líquido. Isso ocorre em função do pequeno tamanho das células, geralmente
inferiores a 30 µm, e à carga negativa da superfície que propicia uma maior dispersão das
células no meio (Milledge & Heaven, 2013). Dentre os métodos mais comumente utilizados
para a coleta de microalgas estão a sedimentação, centrifugação, filtração, floculação química
ou uma combinação destes. Entretanto, esses métodos apresentam desvantagens em termos de
logística e gasto energético, não sendo economicamente viáveis em cultivos de grande escala ou
sustentáveis em termos de produção (Pragya et al., 2013). A eletrofloculação é uma metodologia
utilizada para purificação de efluentes e de águas eutrofizadas, sendo ainda pouco explorada
para a coleta de microalgas em cultivos. A maioria dos trabalhos aplicando esta metodologia
utiliza microalgas de água doce (e.g. Poelman et al., 1997, Ling Xu et al., 2010) e poucos
utilizam espécies marinhas. De acordo com Zenouzi et al. (2010), o método é mais vantajoso
pois a salinidade do meio aumenta a condutividade elétrica, diminuindo o consumo energético
para quase a metade em comparação com cepas de água doce, onde geralmente são adicionados
sais para melhorar a condutividade. O princípio do método é a neutralização de cargas das
partículas em suspensão devido à liberação in situ de coagulante por oxidação eletrolítica. Isso
causa a coagulação seguida de floculação e sedimentação (Mollah et al., 2001). Este projeto
objetiva estudar o potencial do método eletrolítico na recuperação de biomassa algácea em meio
salino, avaliando a relação entre eficiência da floculação de biomassa e consumo energético ao
alterar parâmetros como: intensidade da corrente elétrica, tempo de exposição à corrente e
tempo de repouso; fixando parâmetros como distância entre eletrodos, temperatura e volume do
cultivo, densidade celular, salinidade e padrão de mistura após a aplicação da corrente. O
experimento foi realizado com a microalga marinha Pavlova sp. do acervo do Banco de
Microrganismos Aidar & Kutner (BMA&K) do Instituto Oceanográfico da Universidade de São
Paulo (IOUSP). A cepa foi cultivada em meio Guillard f/2 em sistema estanque, com salinidade
36, sob irradiância de 150 μEm-2.s-1 em ciclos de 12h luz/escuro e com aeração artificial. A
metodologia utilizada foi adaptada de Poelman et al. (1997), Mollah et al. (2004) e Zenouzi et
al. (2013). O equipamento e software utilizados foram produzidos no IOUSP. Os experimentos
foram realizados no 7º dia de cultivo, em duplicata, para quatro intensidades de corrente elétrica
(0,25; 0,5; 0,75 e 1 A) em diferentes intervalos de tempo (5, 10, 15, 20 e 25 minutos). Após a
eletrólise, foi feita uma mistura manual seguida de decantação. A porcentagem de floculação foi
estimada por meio das medidas de absorbância em 686 e 663 nm (espectrofotômetro Hitachi
U2900) a partir de alíquotas coletadas a 5 cm do fundo do béquer em intervalos de 5 min de
repouso, até completar 45 min. O teste ANOVA confirmou a similaridade das réplicas e os
resultados dos experimentos foram plotados em gráficos de superfície de resposta (Wafer Plot)
usando o programa Statistica 12. O consumo energético de cada tratamento foi avaliado pelo
software desenvolvido. Os dados de consumo energético foram plotados contra a eficiência de
floculação a fim de se encontrar a melhor relação entre as variáveis. A partir dos gráficos de
superfície de resposta foi possível observar que, com o aumento da intensidade e tempo de
aplicação da corrente, ocorreu um aumento da eficiência de floculação, sendo superior a 90%
em 13 das 21 amostras após 10 min de repouso. Comparando as eficiências de floculação com o
consumo energético é possível observar um aumento linear até cerca de 1000J, que corresponde
a aproximadamente 94% de eficiência de floculação. Acima deste consumo, a eficiência de
floculação atinge um patamar de 95 ± 2,2%. Deste modo verifica-se que o aumento na
eficiência de floculação não justifica o aumento do consumo energético, que chega a ser seis
72
vezes maior ao máximo obtido com 1000 J. O ponto de inflexão da curva (ponto ótimo)
corresponde à aplicação da corrente de 0,5 A por 10 e 15 min, que apresentaram uma eficiência
de floculação de 93 e 94% e consumo energético de 0,32 e 0,46 KWh/m³, respectivamente.
Palavras-chave: eletrofloculação, Pavlova, recuperação de biomassa
73
ATIVIDADE ANTIMICROBIANA DOS SUPLEMENTOS ALIMENTARES À BASE DA
Chlorella sp. (CHLOROPHYTA)
FREITAS, J.O.1; CARVALHO, F.C.T2; REBOUÇAS, R.H.2; SANTOS, D.R.2; BARACHO, B.M.1;
COSTA, K.S.1; BEZERRA, R.M.1; LIMA. R.L.1; ALENCAR. D.B.1; PIRES-CAVALCANTE, K.M.S.1;
SOUSA, O.V.2, SAMPAIO, A.H.1; SAKER-SAMPAIO, S.1
1
Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia de Pesca,
Av. Humberto Monte s/n, Campus do Pici, Fortaleza, CE – Brasil. [email protected] 2 Instituto
de Ciências do Mar – Labomar, Av. da Abolição 3207, Meireles, Fortaleza – CE.
O corpo humano possui uma microbiota vasta e numerosa, distribuída naturalmente por todas as
suas superfícies (pele, cabelo, intestino), muito embora ela seja mantida sob controle, devido à
presença das células de defesa. Quando essas células falham, torna-se necessário o uso de
antibióticos. Porém, o uso indiscriminado dos antibióticos acaba prejudicando sua eficácia,
porque, nessas condições, as bactérias podem ganhar resistência a eles. A necessidade de
descobrir novos medicamentos, em decorrência dessa resistência microbiana, tem impulsionado
novas pesquisas, principalmente, para obtenção de compostos naturais com atividade
antimicrobiana. A Chlorella sp. é reconhecida por suas propriedades nutricionais e por
possuírem compostos bioativos com propriedades antimicrobianas, antitumorais e antioxidantes.
O objetivo desse trabalho foi avaliar o potencial antimicrobiano dos extratos metanólicos da
Chlorella sp. comercializada em cápsulas como suplemento alimentar. Os suplementos de sete
diferentes fabricantes foram nomeados de A a G, para evitar sua identificação. Para preparação
dos extratos, três porções de 0,5 g de cada suplemento foram suspensas em 10 mL de metanol
na proporção de 1:20 (p/v), colocadas em erlemeyers e incubadas por 24 h. Após este processo
inicial de extração, os extratos de cada suplemento foram filtrados, concentrados e submetidos a
mais duas extrações. Para verificar o potencial antimicrobiano, os extratos de Chorella sp., na
concentração de 1.000 µg mL-1, foram submetidos ao antibiograma, pelo método de difusão em
poços, utilizando as cepas-padrão de Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus
ATCC 25923, Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, Streptococcus mutans INCQS 00446 e
Vibrio parahaemolyticus ATCC 17802. Os extratos metanólicos de Chorella sp. dos fabricantes
A, B e C inibiram o crescimento de E. coli. Os extratos dos fabricantes A, B, C e D
apresentaram atividade antimicrobiana contra S. aureus. Apenas os extratos do fabricante A
conseguiram impedir o crescimento de S. mutans. Nenhum dos extratos metanólicos de
Chorella sp. exibiu atividade antimicrobiana contra as cepas de P. aeruginosa e V.
parahaemolyticus. A microalga verde Chlorella sp. possui compostos bioativos com
propriedades antimicrobiana, que podem ter sua atividade biológica alterada em função do
processo usado na fabricação desses suplementos. Assim, é compreensível que a ação desses
compostos bioativos varie entre os diferentes fabricantes. A carência de padrões de qualidade
para a matéria-prima Chlorella sp. sustenta uma preocupação generalizada sobre a necessidade
de se estabelecer critérios de padronização e de garantia da qualidade desde o cultivo da
microalga até a fabricação desses produtos.
Os autores agradecem o apoio financeiro do CNPq, CAPES e FUNCAP.
Palavras-chave: compostos bioativos, antimicrobiano, biotecnologia
74
ESTUDO SOBRE AS PRINCIPAIS FONTES POLUIDORAS NO MANGUEZAL DO
RIO APODI-MOSSORÓ NO TRECHO QUE COMPREENDE
AO MUNICÍPIO DE GROSSOS/RN
RODRIGEUS, J.R. de F.1; SIMÃO, C.J.B.2; SILVA, F.J.S.3; DANTAS, M.G.A.4; ARAÚJO, T.C. de5
¹ Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, graduanda em Gestão Ambiental, R. Dr. Almino
Afonso, 478. Mossoró, RN – Brasil. [email protected] ² Universidade Potiguar, Nova Betânia,
Mossoró, RN – Brasil. [email protected] ³ Universidade do Estado do Rio Grande do Norte,
graduanda em Química. Dr. Almino Afonso, 478. Mossoró, RN – Brasil. [email protected]
4
Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, graduanda em Gestão Ambiental, R. Dr. Almino
Afonso, 478. Mossoró, RN – Brasil. [email protected]. 5 Universidade Potiguar, Engenharia de
produção, Nova Betânia, Mossoró, RN – Brasil. [email protected]
No dia á dia, é possível encontrar várias misturas de elementos, por exemplo, o sangue do corpo
humano, o café de cada dia, resquícios de poluição e outros. Acerca de poluição são
consideradas misturas, pois tem-se uma grande quantidade de substancias nestes ambientes.
Partindo deste contexto o qual tem-se uma mistura de vários tipos de matéria orgânica geradores
de mudanças no meio, em ambientes marinhos acarreta um aumento excessivo das plantas
aquáticas, processo este conhecido como eutrofização. Este trabalho buscou o diagnóstico de
uma área de manguezal pertencente ao rio Apodi-Mossoró, mais especificamente o trecho que
compreende o município de Grossos-RN. O objetivo principal foi detectar o poluente mais
agravante investigando a principal fonte do rio e do mangue. O estudo é visto como de grande
importância para a cidade, pois definido o problema, soluções minimizadoras e mitigadoras
poderão ser buscadas e postas em prática, proporcionando, provavelmente, a limpeza do
ambiente, de maneira que a beleza natural, caracterizada e considerada como principal cartão
postal da cidade, melhore e torne-se mais agradável, para os conterrâneos e para os turistas. O
estudo trata-se de uma análise de óleo na água do rio e sobre a degradação que o mesmo pode
acabar causando nesses ambientes, muitas vezes danos irreversíveis, mostrando técnicas de
separação. Além disso, esta pesquisa pretende chamar a atenção sobre uso sustentável dos
recursos ambientais, onde a área do estudo encontra-se bastante poluída, ato detectável
previamente por meio visual, pelo odor do ambiente e posteriormente por análises químicas,
onde é necessário identificar os principais meios poluidores. Vale salientar que o mesmo
encontra-se totalmente contaminado por resíduos sólidos, tanto os físicos como líquidos,
fazendo com que seja necessário trazer uma ação de educação ambiental na cidade para com os
moradores que descartam os resíduos no rio e, também aumentar a divulgação para o turista
quanto ao descarte. Existe a grande produção de matéria orgânica que acaba modificando todo o
ecossistema, uma vez que, além desses resíduos descartados, tem-se outras questões como, a
falta de saneamento do município, com esgotos ligados diretamente ao mar e; as atividades
industriais, como as produtoras de sal, que ficam próximas as margens do rio; as petrolíferas,
bem como balsas que fazem à travessia de uma cidade a outra, as quais acabam derramando
óleo no rio. Um dos principais focos da pesquisa foi demonstrar por meio de análises químicas
as principais fontes poluidoras do rio e também buscou levar essa temática para as salas de aula
de uma instituição do ensino, onde realizou a pesquisa com os alunos do 1º ao 3º ano do ensino
médio, aplicando questionários sobre essa poluição. Fez-se um levantamento bibliográfico na
literatura existente referente a manguezais, margens de rios, poluição hídrica e outros. Além
disso, houve a aplicação de questionários, anteriormente mencionados. Foram coletadas
algumas amostras da água do rio em pontos aleatórios, para identificar o principal meio
poluidor. A análise foi realizada no laboratório de Ensino e Graduação, da Universidade do
Estado do Rio Grande do Norte no Departamento de Química, buscando compreender qual a
principal fonte que vem degradando esse ecossistema, e foi detectado que a contaminação que é
causada pelo óleo em água. Posterior a esta pratica em laboratório, o tema foi levado a uma
75
Escola Estadual, a qual não será identificada por questões éticas e morais. Questionários sobre a
visão destes acerca da disciplina de química foram realizados, sobre a diferença de densidades
das substancias, o que é mistura, bem como a problemática e o impacto ambiental dos produtos
químicos no meio ambiente. Com isso foi visto que a temática era desconhecida pelos alunos.
Espera-se contribuir de uma forma geral, para a limpeza deste manancial e a conscientização da
população diante desta problemática ao rio, na área que localiza-se no município, a qual serve
de ponto turístico para a cidade.
Palavras-chave: poluição hídrica, educação, estudo, análise, descarte
76
SURFACTANTES: AÇÃO NA DEGRADAÇÃO DE COMPOSTOS DO PETRÓLEO
COMO TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
RODRIGEUS, J.R. de F.1; LIMA, A.S.B.2; SIMÃO, C.J.B.3; SILVA, F.J.S.4;
DANTAS, M.G.A.5; ARAÚJO, T.C. de6
¹ Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, graduanda em Gestão Ambiental, R. Dr. Almino
Afonso, 478. Mossoró, RN – Brasil. [email protected] 2 Mestre em Engenharia de Petróleo e Gás –
[email protected]. 3 Universidade Potiguar, Nova Betânia, Mossoró, RN – Brasil.
[email protected] 4 Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, graduanda em Química. Dr.
Almino Afonso, 478. Mossoró, RN – Brasil. [email protected] 5 Universidade do Estado do Rio
Grande do Norte, graduanda em Gestão Ambiental, R. Dr. Almino Afonso, 478. Mossoró, RN – Brasil. –
[email protected] 6 Universidade Potiguar, Engenharia de produção, Nova Betânia, Mossoró, RN
– Brasil. [email protected]
A composição do petróleo varia em função da área geográfica onde foi formado, bem como das
condições físicas, químicas e biológicas que o originaram. A maior parte dos componentes do
petróleo entre 60% a 90% é biodegradável, o restante entre 10% e 40%, seja óleo cru ou
refinado é recalcitrante que embora em menor percentual, significa grandes quantidades de
poluentes prejudicando muitas vezes de forma irreversível os ecossistemas. Na atualidade já
existe consenso entre os pesquisadores quanto aos problemas causados pelos acidentes
provocados por derramamento de petróleo de modo que uma das maiores preocupações dos
estudiosos do tema, principalmente os ambientalistas é que, quando ocorre contaminação, seja
do solo, ar ou águas, pelo petróleo e/ou por seus derivados são grandes os impactos provocados
à natureza. Daí as técnicas para remediá-las tornou-se tema presente nas pesquisas, uma vez que
os poluentes de maior persistência, pelas suas propriedades tóxicas, mutagênicas e
carcinogênicas afetam particularmente os seres vivos. No entanto, como em todo processo de
manuseio de matérias-primas, com o petróleo acontece etapas individualmente mais suscetíveis
a problemas ocasionados nas diversas operações como refino, transporte e armazenamento do
produto causando em muitos casos, derramamentos acidentais acarreando a contaminação de
solos, ar e particularmente das águas uma vez que afeta toda a vida aquática e subaquática. Na
ocorrência de acidentes, em que o petróleo é derramado, provocando a contaminação da área, as
empresas lançam mão dos surfactantes utilizado na limpeza das regiões atingidas pela
ocorrência bem como na recuperação de produto principalmente nos acidentes registrados nas
refinarias. É importante destacar que os surfactantes se revestem de grande importância
principalmente, pela capacidade que possui na modificação de algumas propriedades reacionais
com consequente melhoria em sensibilidade e/ou seletividade analítica. O meio ambiente,
devido à industrialização e crescimento populacional cada vez maior em todo o mundo, sofre as
consequencias comuns ao mundo moderno, hoje observado através de alterações na qualidade
do solo, ar e água. Uma área afetada por poluição gerada a partir de resíduos de petróleo
caracteriza um risco muito grande para o meio ambiente e sanitário provocando degradação
microbiana de hidrocarbonetos. Dada a relevância do assunto, tivemos comp objetivos
identificar o que são os surfactantes, sua importância e como agem na degradação de compostos
do petróleo. O estudo de revisão bibliográfica mostrou, serem os surfactantes o agente que
modifica a tensão superficial da água, mesmo em pequenas concentrações. Sendo é um
elemento fortemente utilizado na restauração de áreas atingidas pelo derramamento de petróleo
e seus derivados. Deum modo geral existe consenso entre os pesquisadores sobre metodologia e
técnicas empregadas na degradação dos compostos de petróleo. Também ficou claro que no
Brasil, embora a extração do petróleo e manuseio dos seus derivados seja uma prática antiga,
ainda falta muito para que o país, sociedade e indústrias, compreendam que os cuidados com o
meio ambiente devem ser a parte primordial a fim de que sejam evitados acidentes, bastante
comuns, que deterioram o solo, prejudicando a natureza como um todo.
Palavras-chave: efluentes, tratamento, degradação
77
ATIVIDADE ANTIMICROBIANA DO EXTRATO ETANÓLICO DE Chlorella sp.
FRENTE A CEPAS DE BACTÉRIAS PATOGÊNICAS
SOUSA, K.C.1; CARVALHO, F.C.T.2; REBOUÇAS, R.H.2; SANTOS, D.R.2; BARACHO, B.M.1;
FREITAS, J.O.1; BEZERRA, R.M.1; LIMA, R.L.1; ALENCAR, D.B.1; PIRES-CAVALCANTE, K.M.S.1;
SOUSA, O.V.2; SAMPAIO, A.H.1; SAKER-SAMPAIO, S.1
1
Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia de Pesca,
Av. Humberto Monte S/N, Campus do Pici, Fortaleza, CE – Brasil. [email protected]
² Instituto de Ciências do Mar – Labomar, Av. da Abolição 3207, Meireles, Fortaleza, CE – Brasil.
Os antibióticos já foram considerados medicamentos milagrosos, ideia equivocada que
contribuiu para seu uso indiscriminado e excessivo, representando um perigo para a saúde
humana, principalmente por favorecer o desenvolvimento de linhagens bacterianas mais
resistentes. Nas últimas décadas tem sido observado um aumento significativo na resistência de
bactérias patogênicas, estimulando as indústrias farmacêuticas, de cosméticos e de alimentos a
envidarem esforços no sentido de encontrar novas substâncias naturais, que sejam ao mesmo
tempo mais eficientes e menos nocivas. Os metabólitos secundários sintetizados pelas
microalgas surgem como uma fonte inovadora de moléculas bioativas. As microalgas são
organismos microscópicos que crescem em suspensão na água com uma imensa biodiversidade
e variabilidade na composição bioquímica, possuindo substâncias que lhes conferem forte
atividade antimicrobiana. Este trabalho teve como objetivo avaliar a atividade antimicrobiana
dos extratos etanólicos preparados com a microalga verde Chlorella sp. comercializada em lojas
de produtos naturais do mercado varejista de Fortaleza, Ceará, Brasil, em cápsulas como
suplemento alimentar contra estirpes bacterianas potencialmente patogênicas, pelo método de
difusão em ágar. Foram utilizadas Chlorella sp. de sete diferentes marcas, e os produtos foram
denominados de A a G para evitar a identificação dos fabricantes. A extração foi realizada a
partir de 0,5 g de Chlorella sp. em 10 mL de etanol (1:20), seguida de mais duas re-extrações.
Os extratos obtidos foram reunidos e concentrados. A atividade antimicrobiana foi determinada
na concentração de 1.000 g mL-1 de acordo com os protocolos padronizados pelo Clinical and
Laboratory Standards Institute, através do método de difusão em ágar pela técnica de poços.
Foram utilizadas para os testes cepas-padrão de Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus
aureus ATCC 25923, Pseudomonas aeruginosa ATCCV27853, Streptococcus mutans INCQS
00446 e Vibrio parahaemolyticus ATCC 17802. Os inóculos foram distribuídos uniformemente
na superfície da placa de ágar, e os poços perfurados após absorção do inóculo no meio de
cultivo. Em cada poço foram inseridos 50 L do extrato, e como controle negativo foi usado o
respectivo solvente sem diluição. Em seguida as placas foram incubadas a 35°C por 24 h.
Verificou-se que os extratos da microalga verde Chlorella sp. foram eficazes no combate ao
crescimento bacteriano das sete estirpes analisadas, com atividade variando de 14,28% a
57,14%. As maiores atividades foram verificadas para S. aureus (57,14%), V. parahaemolyticus
(42,85%) e S. mutans (28,57%). Com base nos resultados obtidos, foi possível verificar que os
extratos da microalga verde Chlorella sp. comercializada como suplemento alimentar poderia
ser uma alternativa eficaz para o combate a infecções geradas pelas bactérias estudadas. Os
autores agradecem o apoio financeiro do CNPq, FUNCAP e CAPES.
Palavras-chave: compostos bioativos, atividade antimicrobiana, microalga
78
CULTIVO DE MICROALGAS DULCÍCOLAS UTILIZANDO
VINHAÇA TRATADA EM DIGESTOR ANAEROBIO
XAVIER, L.M.B.D.1; SANTOS, E.1; CHINALIA, F.A.1
1
Universidade Federal da Bahia, Instituto de Ciência da Saúde, Avenida reitor Miguel Calmon, s/n. Vale
do Canela, Salvador, Bahia, Brasil. [email protected] - Projeto Universal CNPq 454857/2014-4.
Bicombustíveis oriundos de biomassa algal vêm ganhando um destaque distinto por ser uma
atividade industrial capaz de atender a demanda de uma produção em larga escala. Comparada
as plantas terrestres, as microalgas possuem maior eficiência fotossintética, grande e rápida
produtividade de biomassa, capacidade para crescer em águas residuais e o sistema produtivo
pode ser montado em terras impróprias para agricultura (CHIST, 2007; HU et al., 2008). Por
outro lado, os nutrientes necessários para o cultivo algal representam cerca de 50% dos custos
de produção, encarecendo assim, o biodiesel gerado e inviabilizado sua comercialização
(BENEMANN, 2009; CHISTI, 2008). Por esse motivo, é necessário encontrar alternativas mais
baratas para o cultivo de algas. Vários tipos de águas residuárias como esgotos domésticos ou
mesmo efluentes industriais podem ser usados para sustentar o cultivo algal. É sabido, também,
que o cultivo de microalgas pode reduzir significativamente os teores de matéria orgânica e
nutrientes desses efluentes auxiliando, assim, seu tratamento e minimizando seu impacto
quando descartado no ambiente natural. Portanto, a utilização desses efluentes como meio de
produção de microalgas não apenas pode reduzir os custos de produção de lipídios, mas
favorece a biorremediação desses efluentes, diminuindo o seu impacto ambiental. Nesse
contexto, o objetivo desse trabalho foi testar a substituição dos meios sintéticos de cultivo de
algas por alternativas mais baratas como a vinhaça tratada anerobiamente. Embora a vinhaça
tenha originalmente altos teores orgânicos, depois do tratamento anaeróbio esse efluente contém
os nutrientes minerais necessários para sustentar o cultivo das microalgas. No presente trabalho,
comparou-se o crescimento das cepas Chlorella vulgaris e Synechocystis sp. em vinhaça tratada
anaerobiamente e em meio sintético CHU-13 que é comumente utilizado para o crescimento
dessas microalgas em laboratório. Os ensaios de digestão anaeróbia para o tratamento da
vinhaça foram montados em sistema AMPTS até o período de equilíbrio-dinâmico entre o
consumo de DQO e produção de metano. Para a digestão anaeróbia, a vinhaça foi diluída em
efluente de tratamento de esgoto doméstico para atingir uma DQO de 2 g l -1. O tratamento de
vinhaça em digestores anaeróbios atingiu o estado estacionário em 17 ciclos de batelada de 24h,
produzindo em média 0,116 m3CH4 kgDQOvinhaça o que representa um valor acima de 80% de
remoção em DQO. A digestão anaeróbia contribuiu positivamente para a redução da turbidez,
cor e compostos voláteis. Para a preparação do inoculo de Synechocystis sp. e Chlorella
vulgaris, obtidas a partir do Banco de Microalgas do LABIOMAR/IB/UFBA, foi utilizado
culturas seriadas em meio CHU-13. A inoculação dos frascos experimentais foi feita utilizando
a proporção 30:70 v/v de cultura de alga para efluente tratado. A Chlorella vulgaris teve um
crescimento especifico 1,2 vezes maior que a Synechocystis sp na vinhaça tratada (2gDQOl -1).
Por outro lado, a Synechocystis sp, quando crescida em efluente de vinhaça digerida
anaerobiamente, apresentou um desempenho de produtividade lipídica 1,8 vezes maior que a
Chlorella vulgaris (14,08 e 7,81 mg l-1 d -1, respectivamente). No entanto, o crescimento algal
foi aproximadamente 1,6 vezes maior no meio CHU-13 do que na vinhaça tratada demonstrando
que é necessário ainda melhorar o tratamento da vinhaça, ou adicionar componentes
complementares para melhorar o desempenho de cultivo nesse efluente, provavelmente uma
fonte adicional de nitrogênio.
Palavras-chave: microalgas, vinhaça, digestão anaeróbia
79
STRATEGY FOR CULTIVATION OF Asteromonas gracilis ARTARI ─
A POTENTIAL HALOPHILIC ALGA IN THE BIOTECHNOLOGY OF
SEA SALT PRODUCTION
MEDEIROS ROCHA, R. de1; HONTORIA, F.2; COSTA SILVA, D.F. da.3;
ARAÚJO, L.C.M. de1; OLIVEIRA MEDEIROS, J.P. de1
1
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Laboratório de Ecologia do Semiárido, Rua Joaquim
Gregório, s/n. Caicó, RN – Brasil. 2 Instituto de Acuicultura de Torre de la Sal (IATS – CSIC). 12595 Ribera
de Cabanes, Castellón – Espanha. 3 Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Departamento de
Geografia, Rua Joaquim Gregório, s/n. Caicó, RN – Brasil.
Most halophilic alga described in literature is usually cultivated as autotrophic organisms.
However, an important number of microalgae are able of taking both autotrophic and
heterotrophic growth, where carbohydrate can supply the fixed carbon and energy. This research
analyzed the effect of salinity and temperature on the cultivation of Asteromonas gracilis Artari
1913 (Chlorophyceae, Dunaliellales), as well as its response to the nutrients in the form of
nitrate, ammonia and glycine. These treatments are compared with the traditional f/2 Guillard
(NO3 and NH4). Higher concentrations of chlorophyll a, b and total carotenoids were obtained
in experiments using nitrate, regardless temperature or salinity. Glycine at concentrations
between 1,34 and 1,87 gL-1 was an excellent source of nitrogen in the cultivations with
concentrations below 75 mgN-1 of NaNO3, with values of chlorophyll a around de 2,0 x 106
cells.mL-1. Ammonium at concentrations of 0,01 and 0,35 gNL-1 was not sufficient to maintain
the cultivations for several days, although we obtained high growth rates (div/day),
corresponding to an exponential phase of the first 24-48 hours. Density and the cell growth rate
as well as the concentrations of chlorophyll a and b and total carotenoids were significantly (p <
0,05) affected by the different sources of nitrogen. This information can be later applied in the
management and the integrated management of biological resources in saltwork ponds
(“salinas”), as well as in aquaculture.
Palavras-chave: estratégia, cultivo, Asteromonas gracilis, salt, halophilic
80
TAXONOMY, MORPHOLOGY AND DISTRIBUTION of Asteromonas gracilis
(CHLOROPHYCEAE, DUNALIELLALES)
MEDEIROS ROCHA, R. de1; HONTORIA, F.2; VIEIRA, M.N.R.3;
ARAÚJO, L.C.M. de1; SALDANHA, D.S.1
1
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Departamento de Geografia, Laboratório de Ecologia do
Semiárido, Rua Joaquim Gregório, s/n. Caicó, RN, Brasil. 2 Instituto de Acuicultura de Torre de la Sal.
12595 Ribera de Cabanes, Castellón, Espanha. 3 Universidade do Porto, Faculdade de Ciências, CIMAR,
Rua dos Bragas, 289. Porto, Portugal.
The alga Asteromonas gracilis (Artari 1913) was described by this name from samples obtained
in saltwork ponds of Crimea. Other records of its presence come from different regions
worldwide, mainly from hypersaline environments, although sometimes mentioned in seawater
and brackish water. In the face of disconnection of the data currently available about the biology
of A. gracilis, this article intend to contribute to the more detailed knowledge about this algae,
considering its potential use in biotechnology (extraction of glycerol) and brine purification for
marine salt production. Regarding the lack of data about analyses performed on natural
environment of A. gracilis (Artari 1913), in literature, the assessment of the effect of salinity on
this organism is crucial to take the first step for its massive cultivation and get information to
enable its application in the solar saltworks, increasing its natural population. Anyway, we can
only use the results gathered in laboratories with great caution, and just apply them as possible
ways to explain what happens in the ecosystem of the saltwork ponds. The knowledge about
salinity effect on the distribution of microalgae are scarce due to the complexity and variability
in ionic composition of salt water and brines, both relative and total, in coastal and inland
aquatic environments (Alfinito et al. 1990, Oren 2005, Kirkwood & Henley 2006, Oren 2008).
Some representatives of the group of microalgae from hypersaline environments usually show a
high tolerance against these salinity fluctuations, indicating great capacity to adapt to these
unstable environments, where evaporation and/or precipitation can change abruptly the osmotic
pressure of the medium (Vinogradova & Darienko 2008). Determining whether an alga is
"halotolerant" may be inconsistent to some extent, since the ability to support different levels of
salinity depends upon several factors intrinsically dependent, such as temperature, the
physiological state of individuals, the type of nutrient available, intensity and light quality,
exposure time, etc. Normally, the internal salt concentration of algae in a hypersaline
environment is lower than the medium (Yamada & Okamoto 1961, Ben-Amotz & Avron 1979,
Ben-Amotz & Grunwald 1981, Oren 2005). There are many organic compounds that function as
osmolytes in halophilic microorganisms, however the most are found in amino acids, sugars and
alcohols (Oren 2002, Roberts 2005, 2006). To avoid the possible harmful effects of excessive
ions inside the cells, some algae have adopted other osmotic agents from different chemical
groups, taking part in the osmotic and ionic balance. In many cases, these organic molecules are
identical to the main products of photosynthetic algae, and act both for its osmotic potential and
for the character of compatible solutes, protecting proteins (enzymes) and as stabilizers of
membranes against the adverse effects of high salinity (Bisson 1995, Ruan et al. 2009). Glycerol
(polyol of molecular overweight) is recognized by the facility to cross membranes (Bisson
1995, Oren 1995, Roberts 2005), and perhaps this has been to date the most common and
compatible solute in hypersaline environments algae, with a very high capacity for retention by
the plasma membrane, and its intracellular concentration proportional to the concentration of
NaCl in the medium (Ben-Amotz & Avron 1974, 1978, 1980, Brown 1978, Ben-Amotz &
Grunwald 1981, Ben-Amotz et al. 1989, Borowitzka 1986, Ginzburg 1987, Borowitzka &
Borowitzka 1988, Fujii 1991, Oren 2008). In saltwork ponds, with the gradual salinity increase
of the water with concentrations close to the sea water (often diluted by rainfall) until the
precipitation of sodium chloride, a series of physical and chemical factors interact strongly with
81
salinity (temperature, light intensity, etc.) with effects on the development of organisms,
creating real barriers in spatial and temporal distribution (Copeland 1967, Nyxon 1969, Davis
1979, Por 1980, Davis 1996, 2000, Oren 2009, López et al. 2010). In the face of disconnection
of the data currently available on the biology of Asteromonas gracilis (Artari 1913), we propose
the following short communication in order to contribute to the more detailed knowledge about
this species. This emphasis in A. gracilis is due to its potential use in biotechnology, through the
extraction of glycerol, as well as in brine purification for marine salt production.
Palavras-chave: taxonomy, morphology, distribution, Asteromonas, Dunaliellales
82
AVALIAÇÃO DA OCORRÊNCIA DE MICROALGAS COM POTENCIAL PARA
PRODUÇÃO DE BIODIESEL NA MICRORREGIÃO DE PAULO AFONSO – BA
ANDRADE, A.T.1; VIEIRA, S.P.1; ANDRADE JR, S.J.1; CAVALCANTI, L.A.P.1
1
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, Campus Paulo Afonso, Rua Marcondes
Ferraz, 200, Bairro General Dutra. Paulo Afonso – BA – Brasil. [email protected]
O incremento da demanda energética advinda do crescimento populacional, bem como a
expansão industrial tem feito a comunidade cientifica buscar fontes de energias alternativas
como potenciais substitutos para os combustíveis derivados do petróleo. Nesse aspecto, o
biodiesel tem surgido como uma alternativa viável técnica e economicamente. A literatura
especializada indica que o biodiesel pode ser obtido a partir de microalgas, devido a quantidade
de lipídeos intracelular da maioria das espécies, assim como sua facilidade de cultivo. O
presente trabalho tem como objetivo averiguar a existência de microrganismos
fotossintetizantes, do tipo alga, com potencial produtor de biocombustível, a fim de verificar a
disponibilidade de matéria-prima para implementar usinas de produção, como forma de
diversificar o modelo econômico e trazer desenvolvimento e crescimento para a região de Paulo
Afonso – BA. As coletas foram realizadas em águas de superfície do Rio São Francisco,
Moxotó, utilizando-se recipientes de polipropileno, com capacidade de 300mL, as amostras de
profundidade foram utilizadas garrafas de Van Dorn. Todas foram corretamente identificadas
com o nome, data e código do local de coleta, o horário foi utilizado apenas para amostras
nictemeral. Todo material foi conservado com a utilização de solução de Lugol à razão variável
de 0,2/mL a 0,5/mL, a depender do índice de matéria orgânica presente no efluente coletado,
para posteriormente ser encaminhado para o Laboratório de Biologia Vegetal, da Universidade
do Estado da Bahia – UNEB, campus VIII. As amostras foram homogeneizadas manualmente,
de forma cuidadosa, invertendo o frasco e voltando a posição original 15 vezes. Após tal
procedimento foram elaboradas as lâminas de análise com o auxilio de uma lamínula e de uma
pipeta graduada. A identificação dos organismos foi realizada em microscópio óptico binocular,
com aumento máximo de 100x, e utilização de bibliografia especializada para comparação da
amostra avaliada. A contagem de organismos foi feita a partir da observação do fundo da coluna
de sedimentação, pelo perímetro total do transepto central. Todas as contagens foram anotadas
nas fichas do laboratório e, posteriormente, processadas por métodos estatísticos e dispostas em
planilhas e tabelas comparativas. O número total das cianobactérias e algas contabilizado foi
convertido em concentração por unidade de volume da amostra, considerando a diluição caso a
mesma ocorra, sendo o valor final expresso em células por mililitro (cél/mL). As análises das
amostras, mostraram a presença, em determinados caso, de uma grande quantidade de
Cianobactérias que são conhecidas popularmente por algas azuis e apresentam riscos a saúde
pública devido a produção de toxinas. Esses microrganismos conseguem se adaptar a ambientes
extremos e devido a isso estão presentes em quase todos os locais. A presença de tais
microorganismos pode indicar que aquele lugar onde a amostra foi retirada possa estar
impróprio para uso humano. Dentre os principais gêneros mencionados pela literatura
especializada (OLIVEIRA, C.J. Produção de biodiesel a partir das algas: uma revisão. Journal
of Agronomic Sciences, Umuarama, v.3, n. especial, p.202-221, 2014) com potencial para
produção de biodiesel foram identificados o gênero Nitzschia sp. pertencente a divisão
Bacillariophyta e está presente tanto em ambientes marinhos como em ambientes de água doce.
Tal gênero contém espécies que possuem até 47% de óleo. Outros dois gêneros com potencial
para produção de biodiesel foram encontrados e ambos pertencem ao grupo Chlorophyta, são
eles: Monoraphidium e Scenedesmus. O teor de óleo encontrado na literatura para a
Monoraphidium sp. foi de 12,51% (GOMES, A.F. Extração da Fração Lipídica Microalgal da
Monoraphidium sp. ; Síntese e Caracterização do seu Biodiesel, Dissertação de Mestrado,
UFRN, Natal, 2013). A concentração de óleo em algumas espécies de Scenedesmus pode variar
83
de 30% até 53,4% de teor de óleo (MATA, T. M. Microalgae for biodiesel production and other
aplications: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.14, p.217-232, 2010).
Levando em consideração a densidade das microalgas, a produção de biomassa presente nas
amostras é insuficiente para produção de biodiesel apenas com as amostras colhidas, porém as
cepas das espécies encontradas poderiam ser inseridas para cultivo em fotobiorreatores o que
tornaria o processamento para retirada de óleo e conversão em biodiesel viável técnica e
economicamente.
Palavras-chave: biodiesel, microalgas, potencial energético
84
LEVANTAMENTO DO POTENCIAL DE MICROALGAS PARA PRODUÇÃO DE
ETANOL NA MICRORREGIÃO DE PAULO AFONSO – BA
SANTOS, E.B.1; VIEIRA, S.P.1; ANDRADE JR, S. J.1; CAVALCANTI, L.A.P.1
1
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, Campus Paulo Afonso, Rua Marcondes
Ferraz, 200, Bairro General Dutra. Paulo Afonso – BA – Brasil. [email protected]
O crescente aumento na demanda energética mundial nas últimas décadas, vêm influenciando a
comunidade científica a buscar fontes alternativas para os combustíveis, visto que a grande parte
de toda a energia consumida no mundo deriva do petróleo que por sua vez, possui previsão de
esgotamento no futuro. Diente disso, o etanol produzido a partir de microalgas surge como uma
alternativa viável tanto ambientalmente quanto economicamente, visto que existem espécies que
acumulam amido viabilizando a produção do mesmo. Como objetivo, o presente trabalho visa
analisar a existência de microrganismos fotossinetizantes, do tipo alga, que possuam o potencial
produtor de biocombustível, no intuito de averiguar a disponibilidade de matéria-prima para
implementar usinas de produção, como forma de proporcinar a modificação ao modelo
econômico e prover um desenvolvimento e crescimento para a região de Paulo Afonso-BA.
Foram realizadas coletas nas águas de superfície do Rio São Francisco, Moxotó, por meio de
recipientes de polipropileno de 300mL, para as amostras de profundidade foram utilizadas
garrafas de Van Dorn. Os recipientes foram identificados com nome, data e código do local de
coleta, o horário foi utilizado apenas para amostras nictemeral. Todo o material foi mantido sob
conservação com a utilização de solução Lugol à razão variável de 0,2/mL a 0,5/mL,
dependendo do índice da matéria orgânica presente no efluente coletado, para que então
posteriormente pudesse ser encaminhado para o Laboratório de Biologia Vegetal, da
Universidade do Estado da Bahia – UNEB, campus VIII. As amostras foram homogenizadas
por método manual, cuidadosamente, invertendo o frasco e voltando a posição original por 15
vezes. Em seguida foi feita a elaboração de lâminas de análise com auxílio de uma lamínula e de
uma pipeta graduada. A identificação dos organismos foram realizadas através de um
microscópio óptico binocular, com aumento máximo de 100x, e utilização de bibliografia
especializada para a comparação da amostra avaliada. A contagem dos organismos foram feitas
a partir da observação do fundo da coluna de sedimentação, pelo perímetro total do transepto
central. Todas as contagens foram anotadas nas fichas de laboratório e, posteriormente,
processadas por métodos estatísticos e dispostas em planilhas e tabelas comparativas.O númerto
total das cianobactérias e algas contabilizadas foi convertido em concentração por unidade de
volume da amostra, levando em consideração a diluição caso a mesma ocorra, sendo o valor
final expresso em células por milimetro (cél/mL). Através das análises feitas nas amostras foi
possível observar a presença de um número expressivo de cianobactérias, que são conhecidas
comumente como algas azuis e apresetam riscos a saúde pública devido a produção de toxinas.
Esses microrganismos possuem capacidade de se adaptar a ambientes extremos e devido a isso
estão presentes em diversos locais. A presença de tais microorganismos pode indicar que o lugar
em que a amostra foi retirada possa estar impróprio para o uso humano. De acordo com os
gêneros de microalgas citadas pela literatura especializada (LIRA, R.A. et al. As microalgas
como alternativa à produção de biocombustíveis. REVENG.Engenharia na agricultura,ViçosaMg, v.20,n.5,p.389-403, 2012) com potencial para a produção de etanol, apenas a espécie
Spirogyra sp pertencente a divisão Phragmoplastophyta foi identificada com potencial produtor
de etanol, tendo como fermentador a Saccharomyces cerevisiae e o Zymomonas mobilis como
enzimático, possuindo 20% de produção alcooleira alcalina e uma variação entre 4,42 e 9,7% de
produção enzimática. De acodo com teores de produção de álcool obtidos, é possivel constatar
que a região possui uma baixa produção de etanol, visto que não possui ocorrência natural dos
organismos potenciais, porém as cepas das espécies encontradas poderiam ser inseridas para
85
cultivo em fotobiorreatores, fazendo com que aumente a quantidade de espécie, e viabilize a
região a se tornar um grande polo produtor de etanol a partir de microalgas.
Palavras-chave: etanol, microalgas, biocombustíveis de 3ª geração
86
MICROALGAS DO RESERVATÓRIO ITAPARICA, SUBMÉDIO SÃO FRANCISCO,
COM POTENCIAL PARA PRODUÇÃO DE ETANOL 3G
ARAÚJO, A.P.1; CAVALCANTI, L.A.P2; CASÉ, M.C.C.
1
Universidade do Estado da Bahia, Campus VIII, Paulo Afonso – [email protected] 2 Instituto Federal
de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, Campus Paulo Afonso, Rua Marcondes Ferraz, 200, Bairro
General Dutra. Paulo Afonso – BA – Brasil. [email protected]
O aumento do consumo de combustíveis de origem fóssil vem crescendo significativamente
como consequência do aumento populacional associado ao desenvolvimento industrial. Tal
modelo energético precisa ser revisto, pois utiliza fontes finitas como o petróleo, além de
contribuir para poluição atmosférica. Os biocombustíveis surgem como uma alternativa técnica
e economicamente viável. O etanol é um biocombustível derivado da biomassa amilácea,
celulósica ou açucarada, utilizado como substituto ou aditivo para gasolina em veículos Flex
Fuel. A produção de etanol de terceira geração (3G) a partir de microalgas é uma técnica
bastante promissora, pois demanda pouca área e utiliza água salgada ou residual para cultivo.
Microalgas de interesse econômico na geração de açúcares fermentescíveis estão sendo
estudadas, a exemplo de Spirulina plantensis e Chlorella vulgaris na produção de etanol
(SANTOS, P. R., Obtenção de Etanol de 3ª Geração a Partir da Microalga Spirulina Plantensis,
Anais do 10º Congresso Internacional de Bioenergia, 2015). A partir do exposto e, tendo em
vista que inventários qualitativos são a base absolutamente indispensável para pesquisas mais
específicas em qualquer ramo científico, este trabalho teve como objetivo de listar as espécies
com potencial para produção de bioetanol no reservatório de Itaparica, no Submédio São
Francisco, visto que este é um rio de grande porte que abriga vasta diversidade fitoplanctônica.
As coletas foram realizadas entre setembro de 2014 e agosto de 2015, com frequência
quadrimestral, seguindo os procedimentos de coleta e preservação sugeridos pela CETESB
(BRANDÃO, C. J., Guia nacional de coleta e preservação de amostras: água, sedimento,
comunidades aquáticas e efluentes líquidos, CETESB, São Paulo, 2011). Os métodos de
concentração e de contagem das amostras seguiram as recomendações descritas nos itens 10200
C e F do Standard Methods (EATON, A. D., Standard Methods for the Analysis of Water and
Wastewater , 21. ed. Washington, D.C.: American Public Health Association, 2005). No total,
66 táxons infragenéricos foram identificados, distribuídos em cinco divisões: Cyanophyta (18),
Bacillariophyta (14) Chrysophyta (01), Dinophyta (5) e Chlorophyta (28). Apenas dois gêneros
são considerados propícios para a produção de bioetanol: a cianobactéria Oscillatoria e a
clorofícea Scenedesmus. A microalga Scenedesmus denticulatus foi coletada apenas na
superfície do ponto P07, com baixa densidade de apenas 2 células/mL. A espécie pertencente ao
gênero Oscillattoria, foi a O. princeps. Esta espécie esteve presente em todas as coletas. Tanto
Oscillatoria, quanto Scenedesmus são cultivadas em sistemas abertos do tipo circular para
produção de etanol (LIRA, R.A. et al. As microalgas como alternativa à produção de
biocombustíveis. REVENG.Engenharia na agricultura,Viçosa-Mg, v.20,n.5,p.389-403, 2012).
Oscillatoria é capaz de degradar substâncias tóxicas presentes em vinhaça para as microalgas,
ao liberar peróxido de hidrogênio. Deste modo, concluiu-se que são poucas as espécies com
potencial para produção de etanol no Submédio Rio São Francisco e que esta produção pode ser
viável através de cultivos de Oscillatoria em sistemas abertos do tipo circular devido a baixa
densidade observada nas amostras, provenientes do Submédio São Francisco, no reservatório de
Itaparica.
Palavras-chave: etanol 3G, microalgas, biocombustíveis
87
HIDRÓLISE DA MICROALGA Chlorella pyrenoidosa USANDO MISTURAS
ENZIMATICAS COM DIFERENTES PROPORÇÕES DE β-GLICOSIDASE,
ENDOGLUCANASE E AMILASE
MOTA, M.F.S.1; SOUZA, M.F.1; RODRIGUES, M.A.2; BON, E.P.S.2; FREITAS, S.P.1
1
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Química, Av. Pedro Calmon, 550, Cidade
Universitária, Rio de Janeiro – Brasil. [email protected] 2 Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Instituto de Química, Av. Pedro Calmon, 550, Cidade Universitária, Rio de Janeiro – Brasil.
Microalgas do gênero Chlorella possuem a parede celular rica em polissacarídeos como a
celulose, além de apresentarem o polissacarídeo intracelular amido, como reserva energética.
Estima-se que 40 a 70% do peso seco da alga seja constituído por carboidratos. Além disso, essa
microalga é muito utilizada como suplemento alimentar por apresentar alto teor de compostos
bioativos e proteínas. Seguindo o conceito de biorrefinaria, a biomassa das microalgas poderia
ser usada em sua totalidade como uma plataforma para a obtenção de diferentes produtos.
Considera-se que a extração dos diferentes produtos seja facilitada pela hidrólise enzimática da
parede celular, sendo esta uma etapa preliminar para a obtenção de proteínas, lipídios e
pigmentos. Estudos preliminares, realizados em nosso laboratório, demostraram que o complexo
enzimático secretado pelo fungo filamentoso Aspergillus awamori é extremamente efetivo para
a hidrólise enzimática da biomassa de algas do gênero Chlorella. O pool enzimático secretado
pelo A. awamori possui quantidades expressivas de β-glicosidase, enzima que atua clivando
ligações glicosídicas de oligossacarídeos e celobiose, liberando glicose e também
endoglucanases que hidrolizam ligações glicosídicas da fração amorfa da celulose formando
celo-oligossacarídeos de diversos tamanhos. Este fungo também produz enzimas amidolíticas.
O objetivo desse trabalho foi avaliar a hidrólise enzimática da biomassa da microalga Chlorella
pyrenoidosa utilizando as enzimas secretadas pelo A. awamori com diferentes proporções entre
β-glicosidase (BGU), endoglucanase (EGU) e atividade amilolítica total (U). As diferentes
proporções no pool enzimático foram obtidas variando-se o tempo de cultivo do fungo
filamentoso entre 5 e 8 dias. As misturas reacionais contendo 50 g.L-1 biomass (dw) e 25
BGU.g-1 glucana e proporç es de β-glicosidase:endoglucanase (BGU:EGU) de 26,2 a 50,3 e de
β-glicosidase:atividade amilolítica total (BGU:U) de 25,7 a 77,7, foram incubadas a 50 °C, 200
rpm e pH 4,8. Todos os preparados enzimáticos apresentaram rendimentos em glicose em
relação ao teor total de glucana próximos de 25% após 24 h de hidrólise. Ensaios anteriores,
com a mesma carga de 25 BGU.g-1 glucana, porem com menores proporç es de βglicosidase:endoglucanase (BGU:EGU) de 3,1 a 8,2 e de β-glicosidase:atividade amilolítica
total (BGU:U) de 8,8 a 17,6 resultaram em rendimentos de hidrolise de 30% em 24h de
hidrólise, indicando que o enriquecimentos dos pools enzimáticos com atividade de
endoglucanase e de amilase aumentam a eficiência da hidrólise da biomassa da microalga.
Palavras-chave: Chlorella pyrenoidosa, hidrólise enzimática
88
INTEGRATING MICROALGAL BIOMASS CULTIVATION INTO THE BRAZILIAN
PROGRAM FOR BIODIESEL PRODUCTION AND USE
USHER, P1.; LEA-LANGTON A1.; CAMARGO-VALERO, M.A.2; GALE, W.F.1.; ROSS, A.B.1
1
School of Chemical and Process Engineering.
LS2 9JT, UK. [email protected]
2
School of Civil Engineering, University of Leeds, Leeds
Brazil’s programme for production and use of biodiesel is a novel program, aimed at improving
the sustainability of biodiesel by promoting social inclusion, whilst simultaneously increasing
food security, diversifying feedstocks and producing a lower carbon fuel. The aims of the
program have been evaluated by conducting a qualitative analysis of the system. The existing
system is then compared with the introduction of microalgae as a feedstock. This research
shows that revisions to the program are needed in order to address economic, social and
environmental sustainability. Particular attention must be given to more thorough environmental
criteria for land use and agricultural techniques. Family farmers need stronger support in order
for biodiesel to become a sustainable product for them to grow. Microalgae could be included
into a biodiesel program, provided sufficient incentives are given, and this could improve the
overall sustainability of biodiesel production and use. A systematic analysis was performed in
order to characterize the National Programme for Biodiesel Production and Use (PNPB in
Portuguese), an integrated technological, social, political and economic system, with the intent
of identifying in which respects the PNPB is ‘fit for purpose’ and to evaluate how plausible
modifications to the PNBP are. The purpose of this work is to develop a way to identify existing
positive and negative impacts of the system, and use them to explore the potential impact of
introducing a new feedstock into the biodiesel supply chain. The authors have assessed the
literature and information obtained from interviews to make an informed judgment of the
system, based on the criteria set out as follows. We look at both the technological robustness of
the system, the social fuel program, the political and economic landscape, and the
environmental impacts. We then assess the extent to which the PNPB has addressed each of
them with regards to the goals set in the policy. This study is qualitative and is intended to
provide a sense of the various impacts of the program, both in its present form and where a new
feedstock; that is, microalgae, is introduced. The outcome provides an indication of technical
fitness-for-purpose of different design features within the Brazilian biodiesel program. The aim
is to represent where the program has had positive impacts, identify where production processes
can be improved in order to make it cleaner and create an opportunity to compare the existing
program with a new microalgae feedstock scenario. As a result of this work, we identified that
the PNPB has provided a unique opportunity for family farmers to access the biodiesel
feedstock market. However, more needs to be done to make sure this contribution can continue
and grow, and allowances be made for these producers to access more of the production value
chain. The contributions of different feedstocks contribute both to a more environmentally
sustainable and a technically superior fuel, making it fit for its purpose. However, it is unlikely
the volume of existing feedstocks can be expanded without causing detrimental effects on the
environment or on local communities who may either be displaced themselves or see their food
crops displaced by crops for fuel. Whilst increasing the level of government intervention seems
like an ideal solution to increase social inclusion, financially it is not a real world option. There
are refinery managers who show the cost of providing technical assistance to farmers exceeds
the tax rebates gained under the current system. The cost of including either higher levels of
terrestrial biodiesel or microalgae in the program are a key part of whether the program can
continue to be successful as an increase in costs will have an impact on both the biodiesel
producer and the customers. The majority of freight transporters are diesel vehicles, therefore a
rise in the cost of fuel will lead to inflation of food and other consumable goods. Mandating an
increase in biodiesel volume through the PNPB would not help small farmers who do not
89
currently have the capacity to produce more. The increase would also place more strain on the
environment in terms of land use, land quality and biodiversity as the production would lead to
further large-scale cultivation (i.e., the associated problems are discussed in the final conference
paper). The optimal solution is a combination of increased efficiency of resource distribution
and use, and expanding the fuel matrix to include other feedstocks, such as microalgae, either as
a blended product with soya or as an alternative given that it is technologically feasible. These
analyses shows microalgae could be a suitable supplement to the biodiesel industry, being fit for
use technically, and delivering social and environmental benefits. Inclusion could also meet a
political agenda for development of sanitation and expansion of biodiesel production without
compromising land use. As a result, the Brazilian government will have allowed development of
a biodiesel blend that is more sustainable, maximizes clean production of biodiesel fuel, and is
economically sound and environmentally friendly.
Palavras-chave: PNPB, microalgae, biodiesel
90
PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DO ÓLEO DE MICROALGAS chlorella sp
TRANSESTERIFICADO COM CATÁLISE HETEROGÊNEA
CRUZ, N.1; CALDAS, A.S.2; MENDONÇA, C.J.S.3; PRAZERES, G.M.P.4 SILVA, F.C.5; MACIEL, A.P.6
1
Mestranda em Química, [email protected]. 2 Graduanda em Engenharia Química.
[email protected] 3 Doutora em Engenharia de Alimentos [email protected]
4
Doutora em Ciências Biológicas-Biofísica. [email protected] 5 Doutor em Química.
[email protected] 6 Doutor em Química. [email protected] Universidade Federal do Maranhão,
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia. Av. dos Portugueses 1966, Bacanga, São Luís- MA – Brasil CEP 65080-040. www.ufma.br
O desejo para a segurança energética em países com poucos recursos de petróleo e os impactos
ambientais gerados pelo uso de combustíveis fósseis, são preocupações comuns que aumentam
o interesse mundial em biocombustíveis (Westbrook, 2013). O biodiesel, tem atraído grandes
interesses, por ser favorável ao meio ambiente, apresenta-se como uma opção viável, porém a
desvantagem mais significativa é o custo de óleos para sua produção (Demirbas, 2007). Os
triglicerídeos utilizados na reação de transesterificação para produção de biodiesel podem ser
provenientes de óleos vegetais, resíduos de óleos e gorduras, além de micro-organismos como
microalgas (Christi, 2008). Dentre as diversas fontes de produção de biodiesel, as microalgas
podem ser consideradas como a matéria-prima mais promissora, devido a sua alta eficiência
fotossintética, alta taxa de crescimento, além do cultivo sem que haja desmatamento e ou
empobrecimento do solo (Christi 2007). Umdu et al.,(2008) realizou um estudo apresentando a
atividade catalítica de Al2O3 modificado com CaO como catalisador na reação de
transesterificação in sito de lipídeos de microalga, utilizando metanol na proporção molar,
metanol/lipídeo 30:1, obtendo um rendimento de 97,5 % de biodiesel.A proposta desse trabalho
é obter ésteres a partir da reação de transesterificação do óleo de chlorella sp proveniente da
biomassa seca, oriunda do cultivo em tanques abertos e obter o maior rendimento empregando
o catalisador heterogêneo alumina modificada com cálcio. A síntese do biodiesel foi realizado
em um reator Parr com um controlador modelo 4848. A reação de transesterificação ocorreu nas
seguintes condições: 50g de biomassa seca, 300 mL de metanol, 10% em massa do catalisador
em relação à biomassa, rotação de 500 rpm, 150 °C e 4 horas de reação. Após o resfriamento do
sistema, centrifugou-se e separou-se toda fase líquida , e adicionou-se hexano e agitando por
um minuto e deixou-se em repouso para separação das fases: a fase superior contendo hexano e
ésteres e a inferior contendo excesso de metanol e as demais substâncias. A partição líquidolíquido foi feita três vezes e acompanhada por cromatografia em camada delgada (CCD) , a fase
contendo os ésteres foi rotaevaporada para separar o solvente e depois passada numa coluna
recheada com sílica gel, utilizando hexano e acetato de etila como eluentes. O biodiesel foi
analisado qualitativamente em um cromatógrafo a gás acoplado a um Espectrofotômetro de
massas coluna capilar da Supelco (60m de comprimento 0,25 mm diâmetro interno x 0,25 um
de espessura de filme) fase (PEG). A temperatura do forno: 60 °C por 2 min, rampa de
aquecimento até 250 °C (10 °C/min), nova rampa de aquecimento até 240 °C (5°C/min),
permanecendo na temperatura final por mais 7 min. A temperatura do injetor e detector, ambos
250 °C, fluxo do gás de arraste (H2) de 2 mL/min e Split de 100. A análise quantitativa dos
ésteres metílicos foi conduzida em um Cromatógrafo a Gás com Detector por Ionização em
Chama (CG-DIC) da Shimadzu com uma coluna capilar ZB-WAX (30m de comprimento x
0,25mm diâmetro interno x 0,25 µm de espessura de filme) fase polietilenoglicol (PEG). O
padrão interno utilizado foi o heptadecanoato de metila. (éster C-17) e tolueno como solvente. A
temperatura do forno: 60 °C por 2 min, rampa de aquecimento até 200 °C (10 °C/min), nova
rampa de aquecimento até 240 °C (5°C/min), permanecendo na temperatura final por mais 7
min. A temperatura do injetor e detector, ambos 250 °C, fluxo do gás de arraste (H2) de 2
mL/min e split de 100. (GC-DIC), conforme o método padronizado EN 14103 (CEN, 2003). A
percentagem de ácidos graxos livres foi de 56,1 %. A caracterização dos ésteres, feita via
91
cromatografia gasosa, identificou os triacilgliceróis presentes na estrutura da microalga
chlorella sp. A análise do óleo resultou em uma composição de ésteres metílicos provenientes
dos ácidos, caprílico (0,09 %), cáprico (0,13%), láurico (1,37%), azelaico (0,13 %), linoleico
(3,93%), palmítico (31,45 %), oleico (24, 67 %), esteárico (2,6 %). A cromatografia confirma
que o processo de transesterifficação foi eficiente. Os autores agradecem, A FAPEMA, ao
CNPQ, CAPES, a ALUMAR, a FAZENDA ESPERANÇA, e a UFMA.
Palavras-chave: catálise heterogênea, biodiesel, Chlorella sp.
92
DIVERSIDADE DE CIANOBACTÉRIAS ISOLADAS DE INVERTEBRADOS BÊNTICOS
RECIFAIS DO ESTADO DA PARAÍBA E RIO GRANDE DO NORTE DEPOSITADAS
NO BANCO DE MICROALGAS DO LARBIM/UFPB
NONATO, N.S.1; ALMEIDA, P.M.1; SANTANA, J.K.1; SILVA, A.L.1; SASSI, P.G.P.1;
SASSI, C.F.C.1; SASSI, R.1
1
Universidade Federal da Paraíba/Departamento de Sistemática e Ecologia/Laboratório de Ambientes
Recifais e Biotecnologia com Microalgas – UFPB/DSE/LARBIM, Cidade Universitária, s/n, campus I, João
Pessoa – PB, Cep. 58051-900. [email protected]
Os recifes de corais são imensos abrigos para a vida marinha sendo extremamente biodiversos
em sua composição, com muitos organismos vivendo de forma simbiótica com vários
invertebrados bênticos. As cianobactérias integram a microbiota associada a esses organismos, e
por serem procariotos fotossintetizantes colaboram com a produção primaria dos recifes. Muitas
espécies são fixadoras de nitrogênio, mas o grupo também abriga espécies tóxicas que podem
ser letais ou estimular o aparecimento de doenças nos hospedeiros. Do ponto de vista da
biotecnologia, as cianobactérias marinhas representam um grupo muito prolífico em produzir
inúmeros compostos bioativos de interesses farmacológico e químico, e algumas espécies tem
potencialidades para serem utilizadas na produção de biocombustíveis. Com base nesses
pressupostos o presente trabalho teve o propósito de isolar e cultivar cianobactérias associadas a
corais, zoantídeos, esponjas e ascidia, abrindo com isso frentes de investigação no tocante à
capacidade de produção de ácidos graxos, proteínas, lipídios, carboidratos, toxicidade e
atividade antimicrobiana de espécies selecionadas. Foram isoladas cianobactérias associadas a
corais, zoantídeos, ascídias e esponjas coletados nos recifes do Cabo Branco, em naufrágios da
plataforma continental da Paraíba e nos recifes de Zumbi – RN. Os materiais foram
transportados em condições herméticas ao Laboratório de Ambientes Recifais e Biotecnologia
com Microalgas (LARBIM/UFPB) para extração da microbiota associada mediante a remoção
dos tecidos dos hospedeiros com jato de compressão (waterpick®) para corais ou espremendo e
macerando os tecidos com espátulas em placa de Petri com água do mar filtrada. O material
extraído foi inoculado em meio de cultura Conway (Walne, P.R. 1966. Experiments in the large
scale culture of larvae of Ostrae edulis. J. Fishery Invest., Lond. Serv. 2:25(4):1-53) e BG11
(RIPPKA, R. et al. Generic assignments strain histories and properties of pure cultures of
cyanobacteria. Journal of General Microbiology, v. 111, p. 1-61, 1979), em balões de 250mL,
sendo os mesmos mantidos em câmara de cultivo a 25ºC ± 1º C com sistema de iluminação e
fotoperíodo de 12 horas. Constatando-se crescimento de células nos balões procederam-se os
isolamentos das cianobactérias com microcapilares em microscópio LEICA, em tubos de ensaio
contendo meio de cultura. Reisolamentos sucessivos foram efetuados tantas vezes quanto
necessário até se obter culturas puras. Todas as cepas isoladas foram codificadas, fotografadas
(400x e 1000x), identificadas ao menor nível taxonômico possível e incorporadas no Banco de
Microalgas do LARBIM. No total foram isoladas 34 cepas de cianobactérias, das quais 11 de
corais, 8 de zoantídeos, 10 de esponjas e 5 de ascidia. Os resultados evidenciam que esses
invertebrados abrigam uma grande diversidade de cianobactérias o que torna evidente a
importância de outros estudos visando entender o papel ecológico desses organismos para seus
hospedeiros. Por outro lado, os dados obtidos ampliam o numero de espécies de cianobactérias
marinhas codificadas na coleção de microalgas da UFPB e abrem possibilidades para que cepas
dessas microalgas dessa coleção sejam utilizadas em outras frentes de pesquisas em
biotecnologia. Trabalho realizado com recursos do CNPq e MCTi/FINEP.
Palavras-chave: microbiota simbionte, microalgas marinhas, cultivos, taxonomia
93
LEVANTAMENTO DO POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DE MICROALGAS
DULCÍCOLAS ISOLADAS DE AMBIENTES AQUÁTICOS DA REGIÃO NORDESTE DO
BRASIL, COM ENFASE NOS ÁCIDOS GRAXOS
SILVA, A.L.V.1; NONATO, N.S.1; ANTONIOSI FILHO, N.R.2; SASSI, C.F.C.1; SASSI, R.1
1
Universidade Federal da Paraíba, Departamento de Sistemática e Ecologia, Laboratório de Ambientes
Recifais e Biotecnologia com Microalgas LARBIM/LEA, Cidade Universitária, s/n . João Pessoa, PB –
Brasil. [email protected] 2 Universidade Federal de Goiás, Instituto de Química, Laboratório
de Métodos de Extração e Separação. Goiânia, GO – Brasil.
As microalgas possuem diversas aplicações, desde seu uso como indicadores ambientais, na
alimentação humana e animal, e extração de compostos para indústria farmacêutica e cosmética.
Estimular o crescimento de determinada espécie conhecendo seu ciclo de vida é indispensável
para direcionar sua utilização dentre as diversas aplicações comerciais. A seleção de espécies e
linhagens de microalgas de alto rendimento está entre as tarefas essenciais para o
desenvolvimento de pesquisas que visam utilizá-las em grande escala. Assim, foram estudadas
espécies de microalgas dulcícolas isoladas de diferentes tipos de ambientes dos estados da
Paraíba, Rio Grande do Norte e Bahia visando cultivar espécies com potencial para aplicação
comercial. As amostras coletadas foram inoculadas em meio WC e Zarrouk preparados com
água destilada autoclavada e mantidas em câmara de cultivo climatizada no Laboratório de
Ambientes Recifais e Biotecnologia com Microalgas da Universidade Federal da Paraíba
(LARBIM/UFPB). Dez cepas de microalgas: D26Z (Aphanothece sp.), D33Z (Neochloris sp.),
D39Z (Planktothrix isothryx), D46Z (Synechococcus nidulans), D90Z (Chlorococcum sp.1),
D97Z (Chlorella cf minutissima), D103Z (Synechococcus nidulans), D115WC (Scenedesmus
acuminatus), D132WC (Clorofícea N.ID) e D133WC (Lagerheimia longiseta) foram isoladas e
posteriormente incorporadas ao Banco de Microalgas do LARBIM/UFPB. Todas as cepas
foram identificadas ao menor nível taxonômico possível com utilização de microscopia ótica e
consulta de acervos. Foram desenvolvidos ensaios laboratoriais em balões de vidro contendo 5L
de meio de cultura acrescidos de um volume inicial de 5.103 a 104 cél.mL-1, a 25°C, com
fotoperíodo 12 horas claro:escuro e aeração constante. Os cultivos foram acompanhados a cada
dois dias por fluorescência in vivo e interrompidos no início da fase estacionária para obtenção
da biomassa seca e posteriores análises de total de éster em relação à soja e de ésteres metílicos
de ácidos graxos por cromatografia gasosa. Três das cepas testadas apresentaram valores
superiores ao encontrado para a soja, D115WC, D132WC e D133WC. Destacando-se as cepas
D115WC e D132WC, que apresentaram os maiores teores de ésteres com 415,7 mg.g-1 e 391,1
mg.g-1, sendo consideradas cepas promissoras para produção de biodiesel. Todas as 10
microalgas estudadas apresentaram teores de ácido palmítico, esteárico, palmitoléico e
linolênico. Os ácidos palmítico e linolênico foram os encontrados em maiores concentrações na
maioria das microalgas estudadas, exceto para a cepa D46Z que apresentou maior teor do ácido
palmitoléico (40,4%) e para cepa D90Z que apresentou 23% do ácido esteárico. A cepa D39Z se
destacou por apresentar valor de 18,1% de ácido γ–linolênico mostrando-se interessante para a
indústria alimentícia. Pode-se concluir que este estudo identificou cepas de microalgas
potenciais para diversos usos, como produção de biodiesel, enriquecimento nutricional, dentre
outros. Estudos para aperfeiçoar as cepas mais promissoras são necessários para cultivar em
grande escala e utilizá-las industrialmente. Trabalho efetuado com recursos do CNPq e do
MCTi/FINEP.
Palavras-chave: cultivo fechado, cianobactéria, clorofícea, ômega-6
94
PERFIL DE ÁCIDOS GRAXOS DE DUAS MICROALGAS MARINHAS ISOLADAS DA
REGIÃO NORDESTE DO BRASIL, COM ÊNFASE AO TEOR DE ÔMEGAS:
Nostoc cf. commune (CMUFPB M80C) E Synechocystis sp (CMUFPB M129C)
SASSI, K.K.B.1; NONATO, N.S.2; SASSI, P.G.P.2; LIRA, E.B.2; BARBOZA, G.F.O.2; ANTONIOSI
FILHO, N.R.3; SASSI, C.F.C.2; SASSI, R.2; SILVA, J.A.4
1
Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Ciências e Tecnologia de Alimentos,
CT/UFPB, Cidade Universitária- Campus I. CEP 58051-900, João Pessoa, PB – [email protected] 2 Universidade Federal da Paraíba, Laboratório de Ambientes Recifais e
Biotecnologia com Microalgas, LARBIM/LEA/CCEN. 3 Universidade Federal de Goiás, Laboratório de
Métodos de Extração e Separação. 4 Universidade Federal da Paraíba, Departamento de Tecnologia de
Alimentos, CTDR/UFPB.
A necessidade de utilizar microalgas para obter ácidos graxos essenciais (AGE) é cada vez mais
oportuna, pois, além da diminuição da produção de peixes, alguns, em especial os marinhos,
são alvos de contaminação por metais pesados e poluentes orgânicos que exercem um efeito
tóxico a saúde humana, adicionado a capacidade limitada que os peixes têm para sintetisar
ácidos graxos poli-insaturados (PUFAs), sendo em sua maioria bioacumulado por meio da
cadeia alimentar, na qual as microalgas fazem parte. Muitas espécies de microalgas possuem
elevado valor nutricional, com lipídeos de maior estabilidade em comparação com os PUFAs
tradicionais, produzem vitaminas e carotenoides antioxidantes, estando por estas razões entre as
mais importantes fontes de alimentos na aquicultura. Com isso, esta pesquisa teve como
objetivo determinar o perfil de ácidos graxos (AG) de duas microalgas marinhas, isoladas da
região Nordeste do Brasil, com ênfase ao teor de ômegas. As espécies, pertencem à Coleção de
Microalgas da Universidade Federal da Paraíba (CMUFPB), cultivadas no Laboratório de
Ambientes Recifais e Biotecnologia com Microalgas (LARBIM/UFPB), em câmara de cultura
climatizada (24±1 ºC) sob intensidade luminosa de 150 µmol fótons.m-2.s-1 fornecida por
lâmpadas fluorescentes de 40 W e fotoperíodo de 12 h claro/escuro, em frascos pirex de 6 litros
com meio de cultura Conway (Walne. J Fish Invest, v. 25, n. 4, p. 1-53,1966) e borbulhamento
de ar (0,1 L.min-1). Os cultivos das espécies foram acompanhados por medidas da fluorescência
“in vivo” e contagens celulares, sendo interrompidos na fase estacionária do crescimento. A
biomassa produzida foi concentrada em centrifuga refrigerada, congeladas a -40 °C e seca em
liofilizador. A biomassa liofilizada foi submetida transesterificação direta segundo a
metodologia de Hartman & Lago (Lab Practice, v. 22, p. 475- 76, 1973). Os AG oriundos deste
processo foram identificados por cromatografia gasosa em cromatógrafo a gás Agilent 7890,
equipado com detector FID e injetor split/splitless, coluna capilar DB-WAX (30 m x 0.25 mm x
0.25 um), o hidrogênio 5.0 foi utilizado como gás de arraste e o nitrogênio usado como gás
make-up auxiliar (MENEZES et al. Quim Nova, v. 36, n. 1, p. 10-15, 2013). Foram
identificados AG com cadeia carbônica variando de C12 a C22, saturados e com 1 a 3
insaturações. O teor de ésteres variou de 66 a 36,8 mg de ésteres/g de biomassa na Nostoc cf.
commune (CMUFPB M80C) e Synechocystis sp (CMUFPB M129C), respectivamente. O perfil
de ácidos graxos da Nostoc cf. commune (CMUFPB M80C) apresentou em sua composição
C16:0 (17,4%), C16:1 (3,9%), C18:0 (2,7%), C18:1 ω-9 (15,3%), C18:2 ω-6 (37,4%), C18:3 ω3 (8,3%), C22:0 (15%). A Synechocystis sp (CMUFPB M129C) possui 11 tipos de AG, sendo
eles C12:0 (2,9%), C14:0 (6%), C16:0 (22,4%), C16:3 (5,1%), C17:0 (8,65%), C18:0 (2,5%),
C18:1 ω-9 (14,5%), C18:1 (1,1%), C18:2 ω-6 (21%), C18:3 c6,9,12 ω-6 (7,3%) e C18:3
c9,12,15 ω-3 (8,6%). É importante observar a presença, em ambas microalgas, dos AGEs ácido
oleico (C18:1 ω-9) e ácido α-linolênico (C18:2 ω-3), precursores de ω-3. Os humanos não
sintetizam esses ácidos devendo assim ser obtidos pela alimentação. Com base no grau de
instauração dos AG presentes nas duas microalgas pesquisadas pode-se constatar uma
concentração maior de ésteres saturados e monoinsaturados e um menor percentual de PUFAs,
porém, em termos de percentuais de ômegas 3, 6 e 9, as microalgas apresentam em sua
95
composição de AG mais de 50% de ômegas, evidenciando os 61% da Nostoc cf. commune
(CMUFPB M80C) e 51,4% para a Synechocystis sp (CMUFPB M129C). Com isso, podemos
concluir que estas espécies tem um potencial elevado para serem utilizadas nas industria de
alimentos, além de que os óleos de microalgas são uma fonte de outros componentes
nutricionalmente interessantes, como carotenoides, fitoesteróis e antioxidantes, aumentando a
funcionalidade dos óleos de microalgas em comparação com óleo de peixe. Ressalta-se,
entretanto, a necessidade de realização de testes de toxicidade nessas duas espécies de
microalgas, visto que ambas são cianobactérias. Trabalho financiado com recursos do CNPq e
MCTi/FINEP.
Palavras-chave: ácidos graxos essenciais, ácido oleico, ácido α-linolênico
96
ANÁLISE DE ÁCIDOS GRAXOS E TOXICIDADE DE CIANOBACTÉRIAS MARINHAS
ISOLADAS DE INVERTEBRADOS BÊNTICOS DOS RECIFES COSTEIROS DA
PARAÍBA E PLATAFORMA ADJACENTE
SASSI, C.F.C.1; ALMEIDA, P.M.1; NONATO, N.S.1; JUNIOR, J.A.P.1; SASSI, P.G.P.1; LIRA, E.B.1;
ANTONIOSI FILHO, N.R.2; SASSI, R.1
¹ Universidade Federal da Paraíba/Departamento de Sistemática e Ecologia/Laboratório de Ambientes
Recifais e Biotecnologia com Microalgas – UFPB/DSE/LARBIM, Cidade Universitária, s/n, campus I, João
Pessoa–PB – Brasil. [email protected] 2 Universidade Federal De Goiás/LAMES.
Cianobactérias são procariotos fotossintetizantes encontrados em vários ecossistemas sendo que
nos recifes de corais são importantes para a produção primária e contribuem com a fixação de
nitrogênio atmosférico e nos processos de calcificação dos corais. Cerca de 40 gêneros são
conhecidos por produzirem compostos tóxicos, muitos dos quais letais a humanos. Contudo,
diversos grupos são utilizados como fonte de enriquecimento de alimento humano e ração
animal, na produção de biodiesel, bioquerosene, ácidos graxos essenciais, etc. Diante do
exposto objetivou-se isolar cianobactérias associadas a corais, zoantídeos, ascídias e esponjas
coletados nos recifes do Cabo Branco, em naufrágios da plataforma continental da Paraíba e nos
recifes de Zumbi – RN, com finalidade de obter culturas monoespecíficas desse grupo de
microalgas e caracterizar os ácidos graxos e níveis de toxicidade. Os isolamentos seguiram
protocolo estabelecido no LARBIM/UFPB. Foram obtidas 27 cepas de cianobactérias,
codificadas e depositadas no banco de cultura de microalgas da UFPB. Ensaios enzimáticos para
detecção de microcistina foram realizados com as cepas M69C, M152C, M282C, M287C,
M333BG, M341BG, M342BG, M377BG, M379C, M401C e M412BG de acordo com o
protocolo descrito pelo fabricante do Kit (Beacon – Analytical Systems Inc). As cepas foram
cultivadas em balões de 1L contendo os meios de cultura Conway (WALNE PR, Experiments in
the large scale culture of the larvae of Ostreaedulis. J. Fishery Invest., Lond. Serv., 25(4):1-53,
1966) ou BG11 (RIPPKA, R. et al. Generic assignments strain histories and properties of pure
cultures of cyanobacteria. Journal of General Microbiology, v. 111, p. 1-61, 1979). Os cultivos
foram mantidos com aeração constante até atingirem a fase estacionária. A biomassa produzida
foi centrifugada e cerca de 0,120mg do precipitado foi pesado em balança analítica e transferido
para tubos de eppendorf de 1,5mL etiquetados, adicionando-se 1mL de água MiliQ estéril e
acondicionadas em ultrafreezer a -20ºC. As amostras sofreram três ciclos alternados de
congelamento em ultrafreezer e descongelamento em banho-maria à 37ºC visando promover a
lise celular. A leitura dos resultados foi efetuada no leitor de placa ELISA modelo EL-800
(Biotek) a 450nm, juntamente com o programa Gen-5 (Biotek). A cepa Microcystis aeruginosa
foi utilizada como controle positivo da produção de microcistina. Dentre as cepas analisadas
apenas a M401C (Phorbidium sp.) apresentou resultado positivo para microcistina. As análises
do perfil de ácidos graxos foram realizadas com as cepas M38C, M41C, M69C, M100C e
M152C. As cianobactérias foram cultivadas em balões de 6L (25º C, fotoperíodo de 12h) com
acompanhamento dos cultivos por fluorescência “in vivo” até a fase estacionária. O
experimento foi interrompido, a biomassa foi centrifugada em centrifuga refrigerada, congelada
em ultrafreezer, liofilizada, pesada e enviada ao Laboratório de Métodos de Extração e
Separação – LAMES/UFG, onde as análises cromatográficas foram realizadas. O maior
rendimento relativo em ésteres metílicos de ácidos graxos, em relação à soja, e os maiores
teores totais de ácidos graxos saturados foi obtido para a cepa M152C (Planktolyngbia sp.
isolada do coral Siderastrea stellata). A cepa M41C (Romeria gracilis isolada do zoantídeo
Protopalythoa variabilis) apresentou os maiores teores totais de ácidos graxos monoinsaturado,
a cepa M69C (Synechocystis sp. isolada do coral S. stellata) apresentou os maiores teores totais
de ácidos graxos diinsaturados e poliinsaturados e a cepa M100C (Synechocystis sp. isolada da
esponja Cinachyrella sp.) apresentou os maiores teores totais de ácidos graxos triinsaturados. O
97
papel dos ácidos graxos para os hospedeiros dessas cianobactérias é fato que precisa de
investigação. O resultado positivo para microcistina na cepa M401C isolada do zoantídeo
Zoanthus sociatus traz uma discussão nova sobre a função dessa toxina para o organismo
hospedeiro que precisa ser investigada já que não se sabe ao certo se ela é benéfica ou
prejudicial, tendo em vista que microcistina é extremamente tóxica e em altas concentrações
pode ser fatal. Os dados obtidos ampliam o numero de espécies de cianobactérias marinhas
codificadas na coleção de microalgas da UFPB e abrem possibilidades para que cepas dessas
microalgas dessa coleção sejam utilizadas em outras frentes de pesquisas em biotecnologia.
Trabalho financiado com recursos do CNPq e MCTi/FINEP.
Palavras-chave: microalgas, cianotoxicidade, microbiota simbionte
98
PERFIL DE ÁCIDOS GRAXOS DE DUAS MICROALGAS DULCICOLAS ISOLADAS DA
REGIÃO NORDESTE DO BRASIL, COM ÊNFASE AO TEOR DE ÔMEGAS:
Scenedesmus quadricauda (CMUFPB D125WC) E
Scenedesmus dimorphus (CMUFPB D134WC)
SASSI, K.K.B.1; ALMEIDA, P.M.2; CALIXTO, C.D.2; TIBUCIO, V.P.2; DUARTE, R.T.2;
SILVA, A.L.V.2; ANTONIOSI FILHO, N.R.3; SASSI, C.F.C.2; SASSI, R.2; SILVA, J.A.4
1
Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Ciências e Tecnologia de Alimentos,
CT/UFPB, Cidade Universitária- Campus I. CEP 58051-900, João Pessoa, PB – [email protected] 2 Universidade Federal da Paraíba, Laboratório de Ambientes Recifais e
Biotecnologia com Microalgas, LARBIM/LEA/CCEN. 3 Universidade Federal de Goiás, Laboratório de
Métodos de Extração e Separação. 4Universidade Federal da Paraíba, Departamento de Tecnologia de
Alimentos, CTDR/UFPB.
As microalgas são teoricamente capazes de produzir mais lipídios do que qualquer cultura
convencional, e em sua constituição, estão mais frequentes os ácidos graxos essenciais (AGE),
em especial os ômega-3 e 6, podendo ser uma fonte mais sustentável desses ácidos graxos para
uso na alimentação humana ou animal, em comparação ao óleo de peixe. Assim, esta pesquisa
teve como objetivo determinar o perfil de ácidos graxos (AG) de duas microalgas ducícolas
isoladas da região Nordeste do Brasil, com ênfase ao teor de ômegas. As espécies, pertencem a
Coleção de Microalgas da Universidade Federal da Paraíba (CMUFPB), cultivadas no
Laboratório de Ambientes Recifais e Biotecnologia com Microalgas (LARBIM/UFPB), em
câmara de cultura climatizada (24±1 ºC) sob intensidade luminosa de 150 µmol fótons.m-2.s-1
fornecida por lâmpadas fluorescentes de 40 W e fotoperíodo de 12 h claro/escuro, em frascos
pirex de 6 litros contendo meio de cultura WC (Guillard & Lorenzen. J Phycol, v. 8, p. 10-14,
1972) e borbulhamento de ar (0,1 L.min-1) por injeção contínua. Os cultivos das espécies foram
acompanhados por medidas da fluorescência “in vivo” e contagens celulares, sendo
interrompido na fase estacionária do crescimento. A biomassa produzida foi concentrada em
centrifuga refrigerada, congeladas a -40 °C e seca em liofilizador. A biomassa liofilizada foi
submetida transesterificação direta segundo a metodologia descrita por Hartman & Lago (Lab
Practice, v. 22, p. 475- 476, 1973). Os AG oriundos deste processo foram identificados por
cromatografia gasosa em cromatógrafo a gás Agilent 7890, equipado com detector FID e injetor
split/splitless com coluna capilar DB-WAX (30 m x 0.25 mm x 0.25 um), o hidrogênio 5.0 foi
utilizado como gás de arraste a velocidade linear de 42 cm.s-1 e o nitrogênio usado como gás
make-up auxiliar a 20 mL.min-1 (MENEZES et al. Quim Nova, v. 36, n. 1, p. 10-15, 2013).
Foram identificados AG com cadeia carbônica variando de C11 a C18, saturados e com 1 a 4
insaturações. O teor de ésteres variou de 357,4 a 261,2 mg de ésteres/g de biomassa para as
microalgas Scenedesmus quadricauda (CMUFPB D125WC) e Scenedesmus dimorphus
(CMUFPB D134WC), respectivamente. O perfil de AG da espécie S. quadricauda (CMUFPB
D125WC) apresentou em sua composição C11:0 (0,2%), C12:0 (0,5%), C14:0 (1,4%), C16:0
(21,2%), C16:1 (0,3%), C16:2 (0,6%), C16:3 (0,5%), C16:3 (9,5%), C17:0 (2,9%), C18:0
(1,3%), C18:1 ω-9 (21,1%), C18:1 (2,5%), C18:2 ω-6 (16,1%), C18:3 ω−6 (2,4%), C18:3 ω-3
(17,1%), C18:4 ω−3 (2,4%). Na composição da espécie S. dimorphus (CMUFPB D134WC)
observou-se C11:0 (0,2%), C12:0 (0,4%), C13:0 (0,4%), C14:0 (1,4%), C15:0 (0,3%), C15:1
(0,6%), C16:0 (18,5%), C16:1 (0,8%), C16:2 (0,7%), C16:3 (3,4%), C16:3 (17,6%), C17:0
(1,3%), C18:0 (0,5%), C18:1 ω-9 (10,7%), C18:1 (1,8%), C18:2 ω-6 (8,5%), C18:3 ω−6
(0,9%), C18:3 ω-3 (28,6%), C18:4 ω−3 (3,4%). É importante observar a presença, em ambas
microalgas, dos AGEs ácido oleico (C18:1 ω-9) e ácido α-linolênico (C18:2 ω-3), precursores
de ω-3. Os humanos não sintetizam esses ácidos, devendo assim, serem obtidos pela dieta
alimentar. O grau de instauração dos AG presente na microalga S. quadricauda (CMUFPB
D125WC) apresenta uma concentração maior de ésteres saturados e monoinsaturados e um
menor percentual de PUFAs, sendo o inverso observado na S. dimorphus (CMUFPB D134WC),
99
que contém 63,1% de PUFAs. Quanto aos percentuais de ômegas 3, 6 e 9, as duas microalgas
apresentam em sua composição de AG mais de 50% de ômegas, evidenciando 59,1% na S.
quadricauda (CMUFPB D125WC) e 52,1% para S. dimorphus (CMUFPB D134WC). É
possivel concluir que o extrato de lipídio total destas microalgas contém ômegas em quantidade
suficiente para tornar-se uma boa alternativa ao óleo de peixe, adicionados a presença de
carotenoides e fitoesteróis, compostos nutricionalmente importantes, que podem agregar valor a
esses óleos, podendo o carotenoide atuar como antioxidante para preservar o PUFA
relativamente instável e, assim, aumentar a estabilidade de lipídios. Trabalho financiado com
recursos do CNPq e MCTi/FINEP.
Palavras-chave: ácidos graxos essenciais, ácido oleico, ácido α-linolênico
100
AVALIAÇÃO DO CRESCIMENTO DE MICROALGAS EM ÁGUA DE LAVAGEM DE
BIODIESEL CONVENCIONAL
SASSI, P.G.S.1; ABRAHÃO, R.1; LIRA, E.B.2; ANTONIOSI FILHO, N.R.3; CALIXTO, C.D.4; SASSI, R.2
1
Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Energias Alternativas e Renováveis,
CEAR/UFPB, Cidade Universitária- Campus I. CEP 58051-900, João Pessoa, PB – Brasil.
patrí[email protected] 2 Universidade Federal da Paraíba, Laboratório de Ambientes Recifais e
Biotecnologia com Microalgas/LARBIM/DSE/CCEN. 3 Universidade Federal de Goiás, Laboratório de
Métodos de Extração e Separação. 4 Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em
Química.
A utilização de fontes de energias alternativas e renováveis já está consolidada em muitos países
e o seu consumo cresce anualmente no Brasil, sendo o biodiesel um dos exemplos que tem se
mostrado muito promissor tanto em termos de produção como de aceitabilidade. O biodiesel, a
exemplo de outros biocombustíveis é derivado de biomassa que é considerada a quarta maior
fonte de energia depois do petróleo, do carvão mineral e do gás natural, respectivamente. Em
2007 o Brasil produziu 402.154 m3 de biodiesel puro (B100) e em 2008 tornou-se obrigatória a
utilização do B2 (diesel com adição de 2% do biodiesel). Este biocombustível pode ser obtido a
partir de óleos de plantas oleaginosas como a soja, a palma, mamona e o dendê, ou a partir de
microrganismos, como as microalgas. O biodiesel é convencionalmente produzido a partir da
reação de transesterificação via catálise homogênea básica, gerando subprodutos como
glicerina, sabões, ácidos graxos livres, resquícios de metanol e catalisadores que precisam ser
removidos para garantir a qualidade do produto. A etapa de purificação responsável pela
remoção desses subprodutos, gera um resíduo líquido denominado água de lavagem, sendo
considerada um efluente industrial que deve ser previamente tratado antes do descarte. Um
método eficiente de tratamento pode ser a utilização como fonte nutricional de baixo custo para
o cultivo de microalgas. Neste trabalho 11 espécies de microalgas de água doce que apresentam
uso potencial para a produção de biodiesel e teores de ésteres relativos de ácidos graxos
superiores ao da soja foram testadas em cultivos com este tipo de efluente. Os experimentos
foram realizados em balões de 1 L contendo água de lavagem na concentração de 75% e todos
os cultivos foram realizados no interior de uma câmara de cultivo a 25º C ± 1 ºC com sistema de
iluminação e fotoperíodo de 12 horas, com aeração por injeção contínua de ar a pressão
ambiente (2,0 mL.min-1). O desenvolvimento dos cultivos foi acompanhado por meio de
contagens celulares em câmaras de Fuchs Rozenthal em microscópio binocular Leica e através
de medidas da fluorescência in vivo usando um fluorômetro para a determinação das curvas de
crescimento. A biomassa produzida ao final dos experimentos (mg.L-1) foi determinada por
diferença de peso mediante a filtração da amostra em filtro de fibra de vidro Whatman GF/C
previamente pesado e secado em estufa a 60º C. Nem todas as espécies testadas cresceram na
água de lavagem de biodiesel. Avaliou-se primeiramente a capacidade de crescimento, bem
como rendimento de biomassa, rendimento final de número de células. A espécie D173WC
(Monoraphidium contortum) demonstrou melhor desempenho na curva de crescimento entre as
11 espécies testadas. Esta espécie apresenta cerca de 3 vezes mais ácidos graxos do que a soja.
As medidas de fluorescência na cepa D173WC (M. contortum) cultivada em água de lavagem
em concentração de 75% foram similares às do cultivo controle em meio sintético WC. Os
dados evidenciam a viabilidade do uso de microalgas no tratamento desse tipo de efluente.
Trabalho realizado com apoio do CNPq, MCTi/FINEP e CAPES.
Palavras-chave: efluente, ácidos graxos, meio alternativo
101
BIORREMEDIAÇÃO: UTILIZAÇÃO DE EFLUENTE DE CARCINICULTURA EM
CULTIVOS DE MICROALGAS DE INTERESSE À PRODUÇÃO DE BIODIESEL
SASSI, P.G.S.1; ABRAHÃO, R.1; LIRA, E.B.2; ANTONIOSI FILHO, N.R.3; CALIXTO, C.D.4; SASSI, R.2
1
Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Energias Alternativas e Renováveis,
CEAR/UFPB, Cidade Universitária - Campus I. CEP 58051-900, João Pessoa, PB – Brasil.
patrí[email protected] 2 Universidade Federal da Paraíba/LARBIM/DSE/CCEN. 3 Universidade Federal
de Goiás/LAMES. 4 Universidade Federal da Paraíba/PPGQ.
O Brasil possui um enorme potencial para a aquicultura, pois apresenta uma faixa litorânea de
mais 8 mil quilômetros. Em 2012, a produção foi cerca de 158 milhões de toneladas/ano,
movendo US$ 600 bilhões/ano e para o mercado externo US$ 136 bilhões/ano. Quanto ao
cultivo de camarão a produção mundial é da ordem de 4 milhões de toneladas/ano. A China,
Tailândia, Vietnam, Indonésia, Índia e Bangladesh são os países mais produtivos. Na América
Latina os principais produtores são o Equador, México e Brasil, seguidos de Colômbia,
Honduras e Nicarágua, que juntos produzem cerca de 530 mil toneladas (13,25% da produção
mundial). Em contrapartida ao acelerado aumento de produção a carcinicultura tem gerado
diversos impactos ambientais. Os cultivos de camarão têm sido implantados tradicionalmente
em áreas estuarinas, devido às facilidades naturais de captação de água para os viveiros,
descarga de efluentes, baixo preço da terra e condições ambientais propicias ao cultivo.
Entretanto, o desmatamento de mangue, que é um dos danos causados pela atividade, tem
gerado um sério problema ambiental. Além disso, os efluentes despejados no momento de pósdespesca têm alta concentração de material orgânico em suspensão e nutrientes, e diversas
substâncias químicas como antibióticos e agentes antimicrobianos, hormônios de crescimento e
nutrientes. Diminuir o descarte desses efluentes ou adequá-los a níveis de segurança ambiental
tem sido um importante propósito perseguido por diversos pesquisadores, incluindo o uso de
microalgas e de animais filtradores como ostras na biorremediação e tratamento de efluente.
Nesta pesquisa foi avaliado a biorremediação da água proveniente da carcinicultura coletada na
aldeia indígena de Tramataia – Baia da Traição, PB, usando microalgas. O efluente foi coletado
na fase da despesca (200 litros de água em tambores de plástico), sendo transportado ao
Laboratório de Ambientes Recifais e Biotecnologia com Microalgas (LARBIM/UFPB) onde foi
filtrado em papel filtro qualitativo e autoclavado. Foram feitas análises de NO3 e NO2
(GRASSHOFF, K. Methods of seawater Analysis. Verlag: Chemie Weinhein, 317 p., 1976) e de
PO4 (APHA. Standard Methods for the examination of water and wastewater. American public
health Association. American Water Works Association, Water Enviromental Federation, 20th
ed. Washington, 1998). A microalga selecionada nos ensaios foi a diatomácea marinha
Amphora sp. por apresentar teores de ácidos graxos superior aos da soja. Os experimentos
foram conduzidos em triplicatas utilizando como controle o meio Conway (WALNE, P.R.
Experiments in the large scale culture of the larvae of Ostrea edulis. Fishery Investigations,
v.25, n.4, p.1-53, 1966) e quatro situações, uma com o efluente bruto (100%), outro com 100%
do efluente suplementado com nitrogênio e fósforo, outra com 100% suplementado apenas com
nitrogênio e a última com 100% do efluente suplementado com fósforo. Os cultivos foram
acompanhados por contagem celular (Fuchs-Rozenthal) e por medidas da fluorescência “in
vivo” num fluorômetro, bem como através de citometria de fluxo utilizando o fluocromo
Bodipy 493/503, um marcador celular de lipídios, visando com isso avaliar o metabolismo
lipídico durante o cultivo. Os cultivos foram interrompidos na fase estacionária, a biomassa
produzida foi concentrada em centrífuga refrigerada, congelada, liofilizada e pesada. Os
parâmetros de crescimento (k, rendimento máximo e produtividade em biomassa) foram
calculados para cada condição. Os resultados demonstram que espécie Amphora sp. apresentou
crescimento em água de camarão 100% bruta próximo ao controle quando comparado com as
demais condições de cultivo e promoveu exaustão dos nutrientes do meio. Um aumento
102
expressivo na síntese lipídica foi observado nos dados do citômetro, evidenciando-se maior
atividade de síntese lipídica no 12º dia. Os dados de citometria com o Bodipy mostraram valores
de lipídio superiores aos observados no meio controle em água camarão e em água de camarão
com adição de nitrogênio. A autofluorescência da clorofila-a observada nos dados de citometria
foi sempre mais elevada no meio controle. O experimento mostra viabilidade potencial de
promover a biorremediação de água de carcinicultura com microalgas produtoras de lipídios.
Trabalho financiado pelo CNPq, MCTi/FINEP e CAPES.
Palavras-chave: Amphora sp., lipídios, carcinicultura
103
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NO CONTEÚDO PROTEICO, LIPÍDICO E DE
CARBOIDRATO EM TRES ESPÉCIES DE MICROALGAS ISOLADAS DE AMBIENTES
DULCÍCOLAS DO NORDESTE DO BRASIL
SILVA, A.L.V.1; CALIXTO, C.D.1; SASSI, P.G.P.1; SASSI, C.F.C.1; SASSI, R.1
1
Universidade Federal da Paraíba, Departamento de Sistemática e Ecologia, Laboratório de Ambientes
Recifais e Biotecnologia com Microalgas LARBIM/LEA, Cidade Universitária, s/n . João Pessoa, PB –
Brasil. [email protected]
O cultivo de microalgas permite a obtenção de diversos compostos de interesse para indústria
alimentícia, farmacêutica, e cosmética, e as condições de cultivo podem ser alteradas induzindo
um maior acúmulo do produto de interesse, como proteína, carboidrato, ou ácidos graxos, além
de outros (Bicudo & Bicudo, Algas de águas continentais brasileiras: chave ilustrada para
identificação de gêneros, 1970). Sabe-se também que uma mesma espécie pode apresentar
diferentes perfis químicos de acordo com as condições em que for cultivada, devido à
flexibilidade que as microalgas possuem diante dos diferentes substratos que conseguem
assimilar, variando consideravelmente os diversos produtos resultantes do seu metabolismo
(Lourenço, S.O. Cultivo de Microalgas Marinhas: Princípios e Aplicações, 2006). As cepas
D39Z (Planktothrix isothrix), D115WC (Scenedesmus acuminatus) e D132WC (clorofícea não
identificada) pertencentes ao Banco de Microalgas do LARBIM/UFPB e isoladas de
ecossistemas lacustres da Paraíba e Bahia foram cultivadas em diferentes temperaturas para
verificar sua influência no metabolismo celular, bem como seu conteúdo proteico, lipídico e de
carboidrato. Os experimentos foram realizados em balões contendo cinco litros de meio de
cultura WC (Guillard e Lorenzen, Yellow-green algae with chlorophyllide c. Journal Phycology,
v.8, p. 10-14, 1972) ou Zarrouk (Zarrouk, C. Thèse de doctorat, Faculté des Sciences de
l'Université de Paris, France, 1996) com inóculo inicial de 5.103 a 5.104 células.mL-1. Os
experimentos foram realizados em duplicata em câmara de germinação (Solab – SL225) em três
temperaturas diferentes: 20 °C, 25 °C e 30 °C (±1 °C) com sistema de iluminação fornecido por
lâmpadas fluorescentes tipo luz-do-dia, com fotoperíodo de 12h, e aeração constante fornecida
por um minicompressor de membrana. Os ensaios foram acompanhados a cada dois dias por
medidas da fluorescência in vivo até a fase estacionária quando os cultivos foram interrompidos.
Para obtenção da biomassa seca as amostras foram decantadas e/ou centrifugadas e congeladas
para posterior liofilização. Foram quantificados os teores de proteína hidrossolúvel, ésteres
totais e carboidrato total (Derner, R.B. Efeito de fontes de carbono no crescimento e na
composição bioquímica das microalgas Chaetoceros muelleri e Thalassiosira fluviatilis, com
ênfase no teor de ácidos graxos poli-insaturados, 140 f. Universidade Federal de Santa Catarina,
2006), lipídeo total (Bligh e Dyer, Canadian Journal of Biochemistry and Physiology, n.37, p.
911-917, 1959), sempre em duplicatas. Todas as cepas apresentaram redução do rendimento
final em biomassa seca nos cultivos a 20°C, e diminuíram o tempo de cultivo total para 13 dias
e acresceram o rendimento final em biomassa seca nos cultivos a 30°C, com maior valor de
1,020 g.L-1 (D39Z). A cepa D115WC a 30°C apresentou o maior teor de ésteres com 534,44
mg.g-1 e a cepa D39Z apresentou o maior teor proteico na temperatura de 20°C, com 62,10%. A
cepa D132WC apresentou seus maiores valores de velocidade de crescimento (1,12 ± 0,39),
conteúdo proteico (50,87 %), de carboidratos (24,14 %), lipídico (24,78 %) e de ésteres (289,55
mg.g-1) a 20°C, sendo considerada sua temperatura ideal de cultivo. Trabalho efetuado com
recursos do CNPq e do MCTi/FINEP.
Palavras-chave: Chlorophyceae, Scenedesmus acuminatus, Planktothrix isothrix
104
ANÁLISE QUANTITATIVA DO ÓLEO DA MICROALGA Desmodesmus
Denticulatus VIABILIZANDO A PRODUÇÃO DE BIODIESEL
PUPIN, P.C.1; SALES, S.L.F.1; GARCIA, D.M.1; NETO, P.C.1
1
Universidade Federal de Lavras, Departamento de Engenharia, G-Óleo – Núcleo de estudos em Plantas
Oleaginosas, Óleos Vegetais, Gorduras e Biocombustíveis. [email protected]
Os biocombustíveis são produtos usados para geração de energia a partir de biomassa e vêm se
mostrando como alternativas eficazes aos derivados do petróleo. Um deles é o biodiesel,
geralmente produzido através de óleos vegetais, porém recentemente vem despontando uma
nova fonte para a produção: as microalgas. Estas são organismos aquáticos unicelulares e
fotossintéticos que transformam a energia solar em energia química armazenada. A produção de
algas não necessita de grandes extensões de espaço para cultivo, além de possuírem alto teor de
óleo, sendo que, em alguns casos, esse teor pode chegar a 77% de óleo por peso seco (Chisti,
2007). Elas podem produzir até 30 vezes mais energia por hectare do que as culturas terrestres
(Gouveia, L.; Oliveira, A. C., 2009). Visando todas as vantagens que a produção de microalga
pode fornecer na produção deste biocombustível, o presente trabalho visa analisar a viabilidade
de seu uso, em relação aos teores de óleo de uma microalga e sua umidade. Para o cultivo das
microalgas, estabeleceu-se um sistema fechado e controlado através de erlenmeyers em uma
capela de fluxo laminar, para que se mantenha um ambiente limpo e estéril. Este sistema foi
projetado no Laboratório de Análises Químicas do grupo G-Óleo, na Universidade Federal de
Lavras. A água utilizada foi destilada e adicionada nutrientes a ela, e para o fluxo de dióxido de
carbono havia uma bomba instalada no sistema. Este ambiente se manteve até que as microalgas
possuíssem uma massa suficiente e então esta foi retirada e todo o conteúdo do erlenmeyer
passou pela centrífuga, para que toda a biomassa pudesse ser utilizada. Após a filtragem deste
conteúdo, as algas depositaram-se no papel filtro, que teve sua massa pesada antes e após 24
horas numa estufa à 105ºC, obtendo assim a sua umidade. Utilizando esta massa seca das
microalgas, o óleo foi extraído quimicamente através de soxhlet, utilizando como solvente
orgânico o hexano. As algas foram depositadas em papel filtro. Novamente sua massa foi
medida antes e após a extração, obtendo seu teor de óleo por massa seca. A umidade foi medida
em quatro repetições e o teor de óleo em cinco, sendo o resultado final igual ao valor da média
simples entre estes resultados. A umidade encontrada foi de 93% e o teor de óleo foi de 53%.
Considerando que mais da metade da massa seca destas microalgas é composta por óleo, a
produção de biodiesel a partir desta matéria prima é considerada satisfatória, pois apesar do
presente experimento ter sido feito com pequenas quantidades de biomassa, a produção de
microalgas pode ter grande rendimento mássico em pequenas extensões de área. Os autores
agradecem à UFLA, CNPq e FAPEMIG pela viabilização do projeto e ao G-Óleo e à Olea pelo
incentivo à pesquisa e colaboração do presente trabalho.
Palavras-chave: microalga, biocombustível, biodiesel, óleo
105
APLICAÇÃO DA MORINGA OLEIFERA NA FLOCULAÇÃO DA MICROALGA
CULTIVADA VISANDO PRODUÇÃO DE BIODIESEL
PUPIN, P.C.1; SALES, S.L F.1; GARCIA; D.M.1; SILVA, R.C.S.1; NETO, P.C.1
1
Universidade Federal de Lavras, Departamento de Engenharia, G-Óleo – Núcleo de estudos em Plantas
Oleaginosas, Óleos Vegetais, Gorduras e Biocombustíveis. [email protected]
Na atual busca pela substituição de fontes de energias não renováveis por alternativas que não
comprometam os recursos naturais esgotáveis do planeta, os biocombustíveis vem despontando
grande interesse na indústria. Alguns fatores que influenciam são o bom rendimento comparado
aos combustíveis fósseis e também o baixo potencial poluidor que estes possuem. O biodiesel,
diesel derivado de óleos vegetais ou animais, é um biocombustível que ao longo dos últimos
anos teve um aumento na proporção do diesel comercializado, o qual antigamente se mostrava
100% originado de fontes fósseis no Brasil. O Brasil é um país que contém grandes plantações
de oleaginosas e, consequentemente, usufrui de uma diversidade de opções para produção de
biodiesel a partir de plantas. Apesar desta vantagem, outra biomassa de grande interesse são as
microalgas. Estas são ricas em triacilglicerídeos, os quais podem ser convertidos em ésteres
metílicos de ácidos graxos para produção de biodiesel, além de não demandarem vastas áreas
agricultáveis como as culturas de oleaginosas que poderiam ser utilizadas na indústria
alimentícia, além de também possuírem alto teor de óleo em sua massa seca. O cultivo de
microalgas pode ser em sistemas abertos ou fechados, e a sua separação da alga vem sendo feita
de diversas maneiras, principalmente por processos físico-químicos, sendo que De acordo com
as finalidades, o volume e a tecnologia empregada à separação da biomassa de microalgas, este
pode tornar o processo caro e inviável (LOURENÇO, 2006). Os processos mais utilizados e
estudados são filtragem, centrifugação e floculação. A coagulação e floculação são dois
processos físico-químicos que consistem em reações químicas entre partículas coloidais em
suspensão com coagulantes para formação de flocos com massa e peso suficientes pra serem
retirados por um simples processo de separação sólido-líquido, principalmente a decantação de
água e a filtração (ARGAMAN & KAUFMAN, 1988). Em busca de formas mais eficientes e
viáveis de fazer a separação das microalgas, a Moringa oleífera (Moringa oleifera Lam.) vem
sendo utilizada em vários processos de tratamento de água para coagular e flocular partículas
sólidas que precisam ser retiradas, por isso o presente trabalho busca ver a eficiência desta
planta para a separação das microalgas como alternativa à coagulantes químicos que pudessem
vir a trazer danos na posterior geração de biodiesel com o óleo destas microalgas retiradas. Para
analisar a viabilidade da Moringa na coagulação e floculação das microalgas, utilizou-se 4
amostras de microalgas cultivadas em um tanque aberto do Laboratório de estudos em Plantas
Oleaginosas, Óleos Vegetais, Gorduras e Biocombustíveis (G-Óleo) da Universidade Federal de
Lavras. A Moringa foi prensada e utilizou-se 10 gramas desta torta com 100 mililitros de água
salina para fazer a agitação de cinco minutos com as amostras e posterior medição da absorção
de luz através da água com espectrofotômetro. Comparou-se os valores obtidos desta água com
a utilização da mistura da moringa com outra amostra “branca”, onde a microalga decantou pelo
mesmo tempo sem o uso desta mistura. A leitura foi feita em sete tempos após a mistura: 10, 30,
60, 120, 240, 360 minutos e 24 horas. Para o resultado final fez-se a média simples obtida nas
quatro amostras. Os valores obtidos respectivamente dados em absorbância foram: 0.150, 0.124,
0.089, 0.072, 0.039, 0.036 e 0.061, já o resultado das leituras feitas com a amostra branca
foram, para os mesmos tempos antes citados, 0.208, 0.208, 0.194, 0.165, 0.152, 0.140 e 0.106.
Observando os resultados fica claro que o uso da Moringa oleífera em solução salina acelera o
processo de floculação das microalgas de uma maneira de baixo custo e simples, mostrando-se
uma alternativa viável nesta etapa da produção do biodiesel. Os autores agradecem à UFLA,
CNPq, FAPEMIG, G-Óleo e à Olea pela viabilização e apoio a este projeto.
Palavras-chave: moringa, biocombustíveis, microalga
106
EFEITO DO ESTRESSE NA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE MICROALGAS E DO
EXTRATO NA GERMINAÇÃO DE SEMENTES DE ALFACE
AMBROSANO, L.1; CASTRO, R.P.3; GOUVEIA, L.2; SOUSA, C.2;
GUIMARÃES, R.M.1; CASTRO NETO, P.1
1
Universidade Federal de Lavras, Laboratório de Pesquisas em Plantas Oleaginosas, Óleos, Gorduras e
Biodiesel. Lavras, MG – Brasil. [email protected] 2 Laboratório Nacional de Energia e Geologia,
Unidade de Bioenergia. Lisboa – Portugal. 3 Universidade Federal do Rio Grande do Norte-RN- Brasil.
[email protected]
As microalgas são um grupo de organismos aquáticos que podem apresentar grande potencial de
cultivo devido à elevada taxa de crescimento. Várias espécies são cultivadas comercialmente em
diversos países e a biomassa produzida tem sido utilizada em variadas aplicações, tais como,
produtos para aplicação na indústria de alimentos, na produção de corantes naturais, como fonte
de lipídeos, na produção de biocombustíveis (bioetanol e biodiesel) e na produção de
bioprodutos para aplicação no cultivo vegetal. Uma maneira economicamente viável de produzir
microalga pode ser utilizando águas residuais como meio de cultivo. No presente trabalho
objetivou-se avaliar o efeito do estresse na variação bioquímica das biomassas microalgais
cultivadas em águas residuais e estudar o potencial de extratos produzidos com biomassa
microalgal na germinação de sementes de alface (Lactuca sativa). Foram testadas três
microalgas cultivadas em condições normais e deixadas sobre carência de nutrientes estressando
as microalgas (St), Chlorella vulgaris (Cv), Scenedesmus obliquus (Sc) e um Consórcio (Cons
C) de microalgas isolado do próprio efluente urbano de Figueira da Foz/Portugal. Fez-se a
caracterização bioquimica das biomassas, quanto aos sólidos voláteis, sólidos totais, umidade,
cinzas, proteínas, açúcares, óleo e pigmentos totais. Foram preparados posteriormente extratos
aquosos e metanólicos em três concentrações (2, 10 e 20 g/L) das microalgas Cv, Sc e Cons. C.
Os extratos foram aplicados em sementes de Lactuca sativa (Alface) e foi avaliado o índice de
velocidade de germinação (IVG), germinação total, germinação ao terceiro dia, tamanho de
radícula, tamanho de hipocótilo, matéria seca total (MS) e matéria seca por planta. As
biomassas apresentaram variação na caracterização bioquímica, quando a biomassa é submetida
a condições de estresse no cultivo. O perfil dos ácidos graxos das microalgas apresentam
maiores teores de ácidos graxos insaturados, exceto para Sc que apresenta maior teor de ácido
graxo saturado. A aplicação dos extratos aquosos de Cv, Sc, CvSt, ScSt e Cons C St apresentam
efeito inibitório quando avaliado parâmetro IVG. E tem efeito estimulante em crescimento de
radícula para os extratos da microalga Cons C e Cons C St. Todos os extratos metanólicos
apresentam efeito inibitório do IVG, da germinação final e germinação do terceiro dia. O
aumento da concentração do extrato metanólico diminui os valores de germinação final. O
aumento da concentração do extrato metanólico de Cv diminui o teor de matéria seca por planta.
Palavras-chave: estresse, biomassa, extrato, germinação, águas residuais
107
CARACTERICAÇÃO QUÍMICA E ANTIOXIDANTE DE DUAS FRAÇÕES
RICAS EM POLISSACARÍDEOS EXTRAÍDAS DE Tetraselmis sp.
CULTIVADA EM SISTEMA DE COLUNA
NEGREIROS, M.M.F.1; MACHADO, R.I.A.1; VIANA, G.A.C.M.; ROCHA, H.A.O.1
1
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, departamento de Bioquímica, Laboratório de
Biotecnologia de Polímeros Naturais (BIOPOL), Av. Senador Salgado Filho, 3000, Lagoa Nova, Natal, RN –
Brasil. [email protected]
Microalgas são microrganismos fotossintetizantes com rápida divisão celular. Estes fatores são
os fundamentais para a alta rotatividade de coleta de biomassa no cultivo de microalgas. A
grade perspectiva de abundância de material atrai diversos setores econômicos como a
canicultura, nutrição animal e humana, e mais recentemente o setor de biocombustíveis. A
produção de microalgas, em larga escala esta se tornando uma realidade no Brasil, por isso,
esforços científicos e tecnológicos tem se detido a aperfeiçoar diversas etapas da cadeia
produtiva, dentre elas: a produção de matéria-prima e seus coprodutos. O custo da matéria prima
é um dos principais gargalos tecnológicos da cadeia produtiva de microalgas, portanto para que
o produto final tenha um custo competitivo no mercado de biocombustíveis, devem-se buscar
maneiras de diminuir os custos neste setor. Uma forma de agregar valor á essa cadeia é
encontrar fins econômicos para subprodutos rentáveis da extração de biodiesel de microalgas.
Um destes ocorre em grande quantidade e possuem diversas perspectivas de atividade
farmacológicas, os polissacarídeos. Em vista disto, o presente trabalho tem por objetivo a
obtenção de biomassa da microalga Tetraselmis sp. por meio de um cultivo semelhante ao
cultivo em larga escala e obtenção de extratos ricos em polissacarídeos para caracterização e
identificação de atividades antioxidantes. A microalga Tetraselmis sp. foi doada do cepário do
Centro de Tecnologia e Aquicultura (CTA) de Extremoz, RN. O crescimento ocorreu
inicialmente por cultivo descontinuo, aerado, com meio de cultura F/2 modificado, em salas de
cultivo (climatizado a 24 oC, com regime claro-escuro de 12:12 h) do CTA de Extremoz, RN.
Ao obter-se doze garrafões de 10 L de culturas densas, as microalgas foram utilizadas como
inóculos para o cultivo em ambiente aberto. O cultivo em ambiente aberto ocorreu no CTA de
Natal, RN, em tanques verticais tipo coluna de 200 L cobertos com filme transparente, onde 60
litros de cultivo denso foram adicionados e mantidos por onze dias (abril e maio) em sistema
aerado e meio F/2 modificado. A densidade da cultura foi acompanhada por coleta, fixação com
lugol e contagem celular em câmaras de Neubauer. As culturas foram floculadas por adição de
dois litros de NaOH (2 M) para cada tanque e posteriormente centrifugadas, secas em estufa, e
trituradas. Este material foi submetido a extração etanólica (etanol 90%), na proporção 1:2
(g/mL), foram feitas dez trocas. Depois os extratos foram reunidos e secos em rotavapor, tendose assim o EE. O resíduo dessa extração foi submetido a proteólise por 24 horas para
degradação proteínas possibilitar a solubilização dos polissacarídeos. Após centrifugação (8000
g, 10 minutos, 4 °C) os polissacarídeos solúveis foram precipitados com metanol PA,
centrifugados e secos, assim obteve-se o extrato rico em polissacarídeos (ERP). As amostras
foram caracterizadas quanto ao teor de proteínas, açúcar e compostos fenólicos e avaliados
quanto a capacidade antioxidante por ensaio de DPPH. Como resultados observou-se que para o
cultivo externo de Tetraselmis sp. O décimo primeiro dia era aquele em que se obtinha a maior
quantidade de microalgas, após esse dia, já se observa um declino na quantidade de material
obtido. O rendimento do cultivo foi 292,4 g de biomassa para 200 L litros de meio de cultivo. A
partir de 100 g de biomassa foi possível obter 11,3 g de EE e 1 g de ERP. Com as dosagens de
açucares totais confirmou-se que ERP é realmente rico em polissacarídeos, pois 64,9% de sua
composição é polissacarídeo, enquanto que EE possui apenas 10%. Nos dois extratos, o teor de
proteínas foi baixo, para EE não foi detectado proteínas, e para ERP foi obtido teor de 0,6 %. Já
o teor de compostos fenólicos foi um pouco maior para EE com 2,3 % e menor para ERP com
108
1,5 %, respectivamente para EE e ERP. Quando estes extratos foram analisados como agentes
antioxidantes, verificou-se que EE, na concentração de 0,5 mg/mL, foi capaz de diminuir em
58,5% a quantidade de radicais DPPH formados, enquanto ERP, na mesma concentração, inibiu
a formação de 82,8% dos radicais, sendo cerca de 0,2 vezes mais potente que EE. Essa maior
atividade de ERP pode ser relacionada com a maior quantidade de polissacarídeos presentes
neste extrato. Agentes antioxidantes têm aplicações em diversas atividades industrias, como de
alimentos, cosmética, farmacêutica, de tinta, e pretende-se futuramente entender melhor esta
atividade antioxidante dos ERP a fim de indica-lo para uso nestas atividades.
Palavras-chave: polissacarídeos, Tetraselmis, antioxidante
109
INFLUÊNCIA DE DIFERENTES MEIOS DE CULTURA SOBRE O CRESCIMENTO E
INDUÇÃO DE ASTAXANTINA EM Haematococcus pluvialis
SANTOS A.P.F.1; ANDRADE R.J.V.1; MORAES L.B.1; JUNIOR J.G.N.1; ABREU J.1;
MARINHO Y.F. 1; GÁLVEZ A.O.1
1
Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Pesca e Aquicultura. Recife, PE – Brasil.
[email protected]
A Haematococcus pluvialis é uma microalga verde de água doce, pertencente à Classe
Chlorophyceae e família Haematococcaceae, conhecida por sintetizar e acumular o carotenóide
astaxantina sob condições de estresse. A formação da astaxantina nas células da microalga
ocorre devido a mudanças morfológicas e bioquímicas nas células. Condições ambientais, ciclo
de vida da espécie, ou condições de cultivo são fatores responsáveis por promover a produção
da astaxantina, que pode ser caracterizada basicamente pela mudança de coloração, de verde
para vermelha. O objetivo do trabalho foi estudar a influência de diferentes meios de cultura
sobre o crescimento e indução de astaxantina na microalga Haematococcus pluvialis. A
microalga utilizada foi a Haematococcus pluvialis, obtida do banco de cepas do Laboratório de
Produção de Alimento Vivo (LAPAVI) – DEPAq - UFRPE. O experimento foi desenvolvido
em escala laboratorial e o cultivo foi realizado no Laboratório de Maricultura Sustentável
(LAMARSU), através de um delineamento inteiramente casualizado, com três tratamentos e três
repetições, totalizando nove unidades experimentais. Os tratamentos foram os diferentes meios
de cultura com seus respectivos nutrientes (mg/L): Provasoli (T1), composto por NaNO3
(105,0), C₃H₇Na₂O₆P (15,0), Na2 EDTA (24,9), Fe(NH4)2(SO4) (10,5), H3BO3 (3,0), FeCl3
(0,15), MnCl2 (0,6), ZnCl2 (0,075), CoCl2 (0,0015); MM2 (T2), composto por CaCl2 (0,020), Lasparagina (0,405) C2H3NaO2 (1,986), K2HPO4 (0,740), KH2PO4 (0,175), F2SO4 (0,010), Na2
EDTA (0,045); e Guillard (T3) composto por NaNO3 (75,0), NaH2PO4 (5,0), Na2 EDTA (4,36),
FeCl3 (3,15), CuSO4 (0,01), ZnSO4 (0,02), CoCl2 (0,01), MnCl2 (0,18), Na2MoO4 (0,006). Os
meios ainda contiveram tiamina, biotina e cianocobalamina. As unidades experimentais foram
condicionadas em erlenmeyers com 2 litros de água doce previamente autoclavadas e
enriquecidas com os meios de cultura, mantidas com aeração constante. As microalgas foram
inoculadas com a concentração inicial de 1 x 104 cél.mL-1, mantidas a temperatura de 24 ± 1°C,
fotoperíodo integral e intensidade luminosa de 5000 lux (lâmpadas fluorescentes de 40 W tipo
“Daylight”). Para avaliação do crescimento foram realizadas contagens na câmara de Neubauer
em microscópio óptico. Após processamento dos dados foram obtidos os valores de densidade
celular máxima, velocidade de crescimento através da equação (STEIN, 1973): K total = 3,322/
(Tempo final – Tempo inicial). LOG (Concentração final/Concentração inicial), e o tempo de
duplicação através da fórmula: 1/K. Para análise estatística utilizou-se ANOVA e teste de Tukey
(p< 0,05). Houve diferença significativa (P<0,05), entre os tratamentos, onde o T1 diferiu dos
demais tratamentos. O tratamento T1 apresentou valor médio de 8,95 x 104 cél.mL-1, e os
tratamentos T2 e T3 atingiram valores médios de 3,53 x 104 cél.mL-1 e 4,59 x 104 cél.mL-1
respectivamente. O tratamento T1 alcançou a maior DCM 12,92 x 104 cél.mL-1 no quinto dia de
cultivo. Com relação à produção de astaxantina nas células da microalga, foi observado no
tratamento T1 que algumas células iniciaram a produção no sexto dia de cultivo, no tratamento
T2 no terceiro dia de cultivo e no tratamento T3 no quinto dia de cultivo. Tripathi et al. (1998)
demonstraram que a adição de acetato de sódio, L-asparagina, elementos traço e vitamina B nos
meios autotróficos e heterotróficos podem aumentar a biomassa e a produção total de
astaxantina em um menor período, reduzindo o custo do processo para a produção comercial.
Pode-se concluir que o meio de cultura Provasoli (T1) foi o melhor para o crescimento das
células da microalga, e o meio de cultura MM2 (T2), foi o melhor na acumulação de
astaxantina.
Palavras-chave: pigmento, carotenoide, microalga
110
PRODUÇÃO DE BIOPRODUTO A PARTIR DA Moringa oleifera EM NaCl PARA
DECANTAÇÃO DE MICROALGA CULTIVADA EM TANQUES ABERTOS
SALES, S.L.F.¹; MAIA, C.F.¹; GARCIA, D.M.¹; ANDOLPHO, G.A.¹; SOUZA, D.S.¹; PUPIN, P.C.¹;
CASTRO, R.P.¹; FRAGA, A.C.¹; NETO, P.C.¹
¹ Universidade Federal de Lavras, Caixa Postal 3037 - CEP 37200-000 - Lavras MG – Brasil.
[email protected]
O potencial biotecnológico das microalgas tem sido muito pesquisado, principalmente devido à
identificação de diversas substâncias sintetizadas por estes organismos. Nesse sentido, cultivos
de microalgas têm sido realizados visando à produção de biomassa tanto para uso na elaboração
de novas energias quanto para a colaboracao na produção alimentícia (CRUZ, R.V.A. Estudo da
utilização de microalga e cianobactérias para a captura de dióxido de carbono e produção de
matérias primas de interesse industrial. 2011,160p, Tese de Doutorado São Paulo). A alta
produção de biomassa e um crescimento rápido torna as microalgas viáveis na produção de
combustíveis. Visto isso decidiu-se desenvolver um bioproduto com a função de decantar as
microalgas cultivada em um tanque aberto de armazenamento de água da chuva com cultivo de
peixe. O objetivo dessa decantação seria concentrar a biomassa utilizadas para a produção de
combustível e bioprodutos na nutrição vegetal. A moringa oleífera tem uma propriedade
importante que é seu potencial de realizar tratamento químico da água ao decantar bactérias e
resíduos. Três sementes purificam cerca de um litro de água. Com o tempo de decantação de
aproximadamente 90 minutos. Quanto maior o tempo e repouso, maior sera a quantidade de
partículas a se acumular no fundo do recipiente
(http://www.ecycle.com.br/component/content/article/62-alimentos/3666-moringa-a-arvoreque-purifica-a-agua-epoderia-acabar-com-a-fome-mundial-superalimentos-saude-nutricaodesnutricao-folhas-medicinal-tratamentomilagrosa-vitaminas-.html?lb=no), lido isto foi
decidindo assim usa-la para a produção desse bioproduto. O experimento foi desenvolvido da
seguinte maneira: Preparou-se uma solução com 100ml de NaCl 1M e 10 gr de torta química de
moringa oleífera que ficou sob agitação de 5 minutos, logo em seguida foi adicionado 1ml dessa
solução em 500 ml de água do tanque de cultivo. Essa nova solução ficou em descanso por
diferentes tempos e os valores da absorção foram monitorados nesses intervalos. Fez-se também
uma amostra chamada branco sem o bioproduto para verificar se os dados seriam satisfatório.
Como resultado, obteve-se que a valor inicial da amostra 0,224 A e nos intervalos foram 10 min
0,128A; 30 min 0,120A; 1 h 0,139A; 2 h 0,123A; 4 h 0,136A; 6 h 0,125A; 24h 0,088. E os
valores do branco foram 10 min 0,208A;30 min 0,208A; 1 h 0,194A; 2 h 0,165A; 4 h 0,152A ;
6h 0,140A; 24h 0,106A. Comparando os dados, todos os valores foram superiores ao valor do
branco que era a solução sem o bioproduto o que torna a adicao desse material eficaz na
decantação. Concluimos assim que o bioproduto produzido com torta de moringa e solucao de
NaCl é eficiente na proporcao de 1ml de bioproduto para 500ml de água do tanque.
Os autores agradecem o apoio do G-ÓLEO, OLEA, RBTB, UFLA, CNPQ, FAPEMIG e
FINEP.
Palavras-chave:
111
TWO AQUATIC MACROPHYTES IN THE GROWTH OF
Ankistrodesmus gracilis (REICH) KOSIKOV (CHLOROPHYTA)
FLORÊNCIO, T.1; SCARDOELI-TRUZZI, B.1; SIPAÚBA-TAVARES L.H.1
1
Centro de Aquicultura, Universidade Estadual Paulista, Via de Acesso Professor Paulo Donato Castellane
- s/n, Jaboticabal - SP – Brasil. [email protected]
The microalga Ankistrodesmus gracilis, frequently found in fresh water, uses light and CO2 as
carbon sources for the production of biomass. In fact, its photosynthetic mechanisms are similar
to higher plants. The microalga is highly interesting from the economic point of view due to its
great biomass yield especially for fish feed. Water macrphytes as an alternative culture medium
are efficient for the development of A. gracilis due to the great availability of nutrients in the
plants and in the lowering of production costs coupled to high nutritional rates. Current assay
evaluates cell density of the microalga A. gracilis within a medium composed of the water
macrophytes Eichhornia azurea and Eichhornia crassipes associated to inorganic fertilizer NPK
(20:5:20). Assay was conducted in a static system during 28 days, in triplicate. Further, 1 ml
aliquots were collected daily during 28 consecutive days and 2x1 µL of sub-samples were
counted in a Neubauer hemocytometer; strain was retrieved from the Universidade Federal de
São Carlos, lineage n. 005CH, isolated from the Broa Reservoir, state of São Paulo, Brazil. It
was later cultivated in the Laboratory of Limnology and Plankton production, with constant
aeration. The variables physical and chemical characteristics of water, temperature (°C),
dissolved oxygen (mg.L -1), pH and electrical conductivity (µS cm-1) were measured weekly
during the experiment. The microalga´s cell density in E. azurea and E. crassipes was 122.16 x
105 cel. mL-1 and 92.66 x 105 cel. mL-1, respectively. Plant had high N and P rates which
affected directly the development of A. gracilis. As a rule, highest N rates occurred with 3.51%
for E. crassipes and 2.84% for E. azurea, whereas highest P rates occurred in E. azurea with
approximately 7.07% and in E. crassipes with 5.64%. Difference in cell density and duplication
time was also reported. Growth rate (k) was lower for E. crassipes (k=0.10) with duplication
time (td) td=10.51, whereas growth rate in E. Azurea was higher (k=0.12) with duplication time
(td) at 8.18. The use of the two water macrophytes as an alternative culture medium was
efficient for the development of A. gracilis due to the great concentration of N and P which are
basic for the growth of microalga. The alternative culture may be a tool for a new technology in
the culture of A. gracilis at low costs and with high yield.
The authors would like to thank Fapesp for funding (2014/24697-3); thanks are also due to the
research team of the Laboratory of Limnology and Plancton Production.
Palavras-chave: growth, microalgae, macrophyte
112
METODOLOGIA PARA CONTAGEM DE MICROALGAS A PARTIR DO
PROCESSAMENTO DE IMAGEM
RUDEK, M.1; FRANCESCONI, T.1; MELLO, T.2; FERREIRA, L2.
1
Pontifícia Universidade Católica do Paraná, R. Imaculada Conceição, 1155. Curitiba, PR – Brasil.
[email protected] 2 Institutos Lactec, Divisão de Sistemas Mecânicos, B. Jardim Botânico.
Curitiba, PR – Brasil. [email protected]
Atualmente, as análises com microalgas utilizadas para a avaliação da qualidade hídrica, bem
como da periculosidade de substâncias químicas, se baseiam na observação dos efeitos desses
meios sobre o desenvolvimento da biomassa algal. A densidade de micro-organismos pode ser
determinada diretamente pela contagem das células em um contador automático de partícula ou
através da câmara de contagem em um microscópio. Os contadores automáticos permitem uma
contagem rápida e eficaz porém, muitas vezes, os seus custos são inviáveis para pequenas
aplicações. Enquanto isso, a contagem por meio de microscópio permite uma aproximação da
situação real, mas apresenta como desvantagem o tempo de duração de cada análise. Sendo
assim, o presente trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de contagem de microalgas
a partir do processamento de imagem, avaliando a relevância dos fatores que comprometem os
resultados e o ganho de tempo no processo. O desenvolvimento da proposta metodológica foi
dividido em três etapas: 1) Calibração do sistema através de uma amostra mista, com diversas
algas e outros micro-organismos; 2) Mapeamento de todos os passos e procedimentos para
contagem manual de microalgas através do microscópio e da câmera de Neubauer; e 3) Com
base nos conhecimentos adquiridos nas etapas anteriores, será realizada a construção de um
sistema virtual por meio de processamento de imagem capaz de reproduzir os passos manuais.
Em resumo, o sistema inicia-se com a fase de coleta de imagens na câmara de Neubauer através
da determinação manual dos quadrantes de interesse, em seguida começa a fase de preparação,
momento em que a imagem foi segmentada através de delimitações em relação a região de
interesse, binarizada por meio de técnicas manuais e automatizadas e filtrada por erosão e
dilatações para retirada de ruídos. As duas fases seguintes da metodologia são a contagem, na
qual o sistema replica o procedimento manual de contagem obtendo a quantidade de células, e o
resultado, que realiza a análise dos valores. Identificou-se que, ao calibrar o sistema de maneira
satisfatória em comparação a contagem manual e por meio da análise de uma amostra de dez
quadrantes, foi obtido um percentual de erro inferior a 8% por imagem. Considerando-se o
ganho de tempo no processo, a contagem proposta pela metodologia gastou poucos segundos
para processar e contar as imagens. No entanto, no procedimento manual, o tempo gasto foi
muito maior, cerca de vinte minutos para os dez quadrantes. Desta forma, conclui-se que os
resultados referentes aos procedimentos de binarização da imagem foram influenciados pelos
procedimentos laboratoriais, sendo os principais a iluminação do microscópio e a habilidade do
laboratorista. Outros aspectos que justificam o percentual de erro é a diversidade de microorganismos da amostra e a ausência da aplicação da solução de Lugol para diferenciar as células
vivas e mortas. Pode–se concluir que a metodologia proposta para contagem de microalgas foi
eficiente, mostrando que o erro percentual de contagem é relativamente baixo e que o ganho de
tempo no processo é significativo. Considera-se que mais estudos deverão ser efetuados para
aumento da confiabilidade e repetitibilidade dos resultados, porém percebe-se que a
metodologia possui grande viabilidade econômica frente aos contadores automáticos, podendo
tornar-se a longo prazo uma boa opção de baixo custo para agilizar processos laboratoriais.
Palavras-chave: microalgas, processamento de imagem, contagem
113
PRODUÇÃO DE ENZIMAS PROTEOLÍTICAS A PARTIR DA MICROALGA
Dunaliella tertiolecta UTILIZANDO A MILHOCINA,
UM RESÍDUO AGROINDUSTRIAL
SILVA, T.A.F.1; SILVA. P.E.C.2; BEZERRA, R.P.2; MARQUES, D.A.V.2;
HERCULANO, P.N.2; PORTO, A.L.F.3
1
Universidade Federal Rural de Pernambuco, Curso de licenciatura plena em ciências biológicas, Rua
Manuel de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil. [email protected] 2 Universidade
Federal de Pernambuco, Programa de pós-graduação em Biologia Aplicada à Saúde, Av. Professor Morais
Rego, 1235 - Cidade Universitária, Recife– PE – Brasil. [email protected] 2 Universidade Federal de
Pernambuco, Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal, Área de Bioquímica, Rua Manuel de
Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil.- [email protected]. 2 Universidade de
Pernambuco, Campus Serra Talhada, Serra Talhada - PE - Brasil. [email protected]
2
Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal Rua
Manuel de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil.- [email protected]. 3 Universidade
Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal, Área de Fisiologia, Rua
Manuel de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil.- [email protected]
Proteases são enzimas que hidrolizam ligações peptídicas liberando peptídios e/ou aminoácidos.
Possuem importância econômica em diferentes áreas como produção de detergentes, tratamento
de couro, biorremediação, industria alimentíca e farmacêutica, como cicatrizantes, antiinflamatórios, inibidor das células cancerígenas e com propriedades antitrombótica e
anticoagulante. Uma das formas de obtenção dessas enzimas é a partir de micro-organismos,
como fungos e bactérias. No entanto, dependendo da aplicação industrial, a produção em larga
escala torna-se inviável devido ao elevado custo da matéria-prima. Produção de proteases por
microalgas poderia ser uma alternativa viável, uma vez que necessitam para crescer apenas sais
inorgânicos, energia luminosa e CO2. Adicionalmente, fontes orgâncias de baixo custo
proveniente de resíduos agroindustriais, como milhocina, poderia aumentar a produção do
metabólito de interesse. O objetivo desse trabalho é produzir proteases pela microalga marinha
Dunaliella tertiolecta utilizando a milhocina. Inicialmente D. tertiolecta foi cultivada em
frascos de Erlenmeyer de 500 ml contendo 200 ml de meio de cultivo, aerado constantemente
com bomba de ar, temperatura de 30ºC e iluminância de 40 umol fótons m -² s-¹. Posteriormente
foi inoculada em frascos de Erlenmeyer de 2L contento apenas 800 ml de meio de cultura
padrão f/2 adicionado milhocina nas concentrações de 0, 0,25%, 0,5% ou 0,75%. No final da
fase exponencial de crescimento celular, as células foram centrifugadas, liofilizadas e
posteriormente ressuspendidas em tampão fosfato de sódio 0,1 M pH 7 obtendo uma
concentração de 50mg/ml. Essa suspensão foi agitada constantemente durante 40 minutos em
agitadores magnéticos, o extrato bruto foi centrifugado a 8000 RPM durante 10 minutos e o
sobrenadante foi utilizado para a determinação proteíca total e a atividade proteolítica. As
atividade proteolítica para as concentrações de 0, 0,25%, 0,5% e 0,75% foram respectivamente
1,40 U/ml, 18,40 U/ml, 43,30 U/ml e 27,50U/ml. Como base nos resultados expostos pode-se
observar que no cultivo onde não houve adição de milhocina a concentração enzimática foi
menor quando comparado aos demais. Entretanto, o aumento nas concentrações enzimáticas é
justificado pelas proteínas dissolvidas na milhocina que induziram a produção de proteases; o
decréscimo na concentração de 0,75% quando comparado ao de 0,5% é explicado pela
coloração escura da milhocina que impediu a penetração de luz no meio de cultura interferindo,
por conseguinte no metabolismo da microalga; frente à concentração de 0,5%, 0,25% mostrouse insuficiente na produção enzimática. Contudo, pode-se concluir que Dunaliella tertiolecta
sendo cultivada em meio f/2 com adição de 0,5% de milhocina possui relevante papel
biotecnológico na produção de enzimas proteolíticas.
Palavras-chave: Dunaliella tertiolecta, milhocina, enzimas, protease
114
MICROALGAE CULTIVATED IN COMPACT CLOSED SYSTEMS: IDENTIFICATION
THROUGH rDNA SEQUENCE, PRODUCTION OF BIOHYDROGEN AND
ANTIMICROBIAL COMPOUNDS
ROSA, M.P.1; SAVI, D.C.2; VARGAS, J.V.C.1; MIYAWAKI, B.1; SERVIENSKI, A.2; GLIENKE, C.2;
GALLI-TERASAWA, L.V.2; MARIANO, A.B.1; KAVA, V.2
1
Federal
University
of
Paraná,
Department
of
Mechanical
Engineering,
NPDEAS.
[email protected] 2 Federal University of Paraná, Department of Genetics. Av. Coronel
Francisco H. dos Santos, 210, Curitiba, PR CEP 81531-980 – Brazil.
Studies on microalgae have increased exponentially in recent years due to their potential to
produce biofuels. Such application is a result of their high photo conversion efficiency, fast and
stable growth, high CO2 absorption capacity, low nutritional needs, tolerance to temperature
variability and high lipid content and other valuable coproducts (BOROWITZKA, 2013).
However, for an economically viable biofuel production enterprise, coproducts with high
aggregated value, such as pharmaceutical bioactive compounds, pigments and nutraceuticals
should be obtained throughout a large-scale process (HARUN et al., 2010). Therefore, the
objectives of this study were to identify the main strain used by NPDEAS biofuel production,
using rDNA sequence and micromorphological analysis, and evaluate its potential for
biohydrogen and antimicrobial compounds production. In order to isolate the microalgae from
coexistent microorganisms, the purification process was carried out using a serial dilution
technique in saline solution (NaCl 0.8% w/v) combined with sequential cultures of dilution
aliquots in solid medium CHU (TRIPATHI et al., 2015). The pure colonies were selected and
grown in liquid medium CHU, and the genomic DNA was extracted using the NucleoSpin Plant
II kit (Macherey-Nagel, Düren, Germany). For microalgae molecular identification, the region
including ITS1, 5.8S and ITS2 (Internal Transcribed Spacer) was sequenced using the primers
LS266 and V9G (GERRITS VAN DEN ENDE; DE HOOG, 1999). The sequencing reaction
product was purified with Exo1 and Fastap ™ enzymes (GE Healthcare, USA), sequenced using
Taq DyeDeoxy Terminator Cycle Sequencing Kit in the Automatic sequencer model ABI Prism
3500 (Applied Biosystems). The sequences were aligned using MegaBACE programs
(TAMURA et al., 2013) and compared with sequences available in the NCBI database using the
BLAST tool (ALTSCHUL, 1990). The morphological characterization was performed using the
microscope Axio Imager Z2 (Carl Zeiss, Jena, DE), equipped with Metafer 4 software
automated capture (Metasystems, Altlussheim, DE) using the camera CoolCube monochrome 1
- Metasystems. In order to verify the antimicrobial activity potential of compounds present in
different stages of the biofuel production process, the water phase and microalgae residues were
submitted to extraction with Ethyl Acetate (SAVI et al., 2015). Biohydrogen production was
carried out following the methodology of Hemschemeier et al. (2009), performed in duplicate.
The ITS analysis showed no genetic divergence with the strains Scenedesmus obliquus and
Acutodesmus obliquus. By microscopy analyses, general characteristics shared by the
Scenedesmus and Acutodesmus genus were observed, such as oval or cylindrical cells with
obtuse or truncate poles, without spines, in flat or slightly curved coenobia and smooth cell wall
(KRIENITZ; BOCK, 2012). The plasticity in morphologic characteristics for these genera
reinforces the need of more studies for the correct classification of the species in this group
(LÜRLING, 2003). Such results confirm that these genera were not properly identified,
therefore further phylogenetic studies are suggested. The extracted metabolites showed
antibacterial activity against Escherichia coli (Gram-negative) and Staphylococcus aureus
(Gram-positive) in different levels. Nevertheless, other activities should be investigated besides
the identification of secondary metabolites. The evaluated microalgae strain is also able to
produce biohydrogen, showing positive results for hydrogen gas formation in all replicas and
showing that the applied methodology is effective. Nonetheless, next steps include the
115
characterization and quantification of the produced gas. In conclusion, the microalgae utilized in
this work was characterized as Scenedesmus obliquus (Acutodesmus obliquus) which are able to
produce compounds with interesting economic potential in association with the biofuels
production process.
Palavras-chave: Scenedesmus, Acutodesmus, biohydrogen, antimicrobial compounds,
rDNA sequence
116
MOLECULAR IDENTIFICATION OF MICROALGAE WITH ENERGETIC POTENCIAL
FROM DIFFERENT TAXONOMIC GROUPS
CONCEIÇÃO, D.P.1; SAVI, D.C.1; VARGAS, J.V.C.2; MARIANO, A.B.2;
RAMPINELLI, V.F.M.A.1; KAVA, V.1
1
Federal University of Paraná, Department of Genetics P.O.Box 19071 – CEP 81531-980, Curitiba, PR –
Brasil. [email protected] 2 Federal University of Paraná,
Department of Mechanical
Engineering, NPDEAS. Curitiba, PR – Brazil.
Due to the increasing global demand for renewable energy sources, microalgae derived biofuel
production has been largely assessed in recent studies. However, the current cost of such kind of
energy is still far higher than other traditional sources, therefore making the process
economically unattractive, or even nonviable. One way to make microalgae cultivation viable
for energy purposes, is the use of the great biotechnological potential of these organisms as
producers of high aggregated value biomolecules. It is believed that most microalgae species
have not been described. Brazil has a huge variety of ecosystems, yet little explored for
prospecting microalgae species with biotechnological importance, and could house a significant
portion of such species. On the other hand, due to the plasticity of such organisms, a significant
number of different species described according to their morphology are being merged,
supported by molecular data, reducing the number of validated taxa (An et al., 1999; Van
hannen et al., 2000; Hegewald and Wolf, 2003; Hegewald et al, 2013). The purpose of this
study was to evaluate the capacity of the regions ITS1, 5.8S and ITS2 to identify species of
Chlorophytes, Diatoms and Dinoflagellates. The strains were grown in f/2 media for seven days
and the DNA was purified from the biomass following the instructions of DNA extraction kit
(Axygen). For the PCR, 10 ng of DNA was added at PCR mix (12.5 µL amplification reaction:
1.25 µL 10X PCR buffer, 0.25 µL each PCR primer (10 mM), 1 µL dNTP mix (10 mM), 0.375
µL MgCl2 (50 mM), 3.0 U Taq DNA and sterile MilliQ water). The primers selected were V9G
(5'-TTACGTCCCTGCCCTTTGTA-3') and LS266 (5'-GCATTCCCAAACAACTCGACTC-3')
(VAN DEN ENDE et al., 1999), designed initially for fungi but annealing in a conserved region
of 18S and 28S, working for other eukaryotic organisms. The reaction conditions were initial
denaturation at 94 ºC for 5 min, followed by 30 cycles of denaturation at 94 ºC for 30 s,
annealing for 45 s at 56 ºC and extension at 72 ºC for 60 s. A final extension was performed at
72 ºC for 10 min. Reaction products were electrophoresed on a 1.5% agarose gel and checked
with GelRed® (Life Technologies, USA) under UV light. The PCR was performed in a
termocycler Eppendorf® Mastercycler. The PCR product was purified with Exo1 and Fastap ™
enzymes (GE Healthcare, USA), sequenced using Taq DyeDeoxy Terminator Cycle Sequencing
Kit in the Automatic sequencer model ABI Prism 3500 (Applied Biosystems). The sequences
were analyzed with BioEdit 7.0.5.3 and aligned using Mega 6.0 (Tamura et al., 2013) and the
consensus sequences were compared with available sequences in the NCBI database using the
BLAST tool (Altschul, 1990). Two strains of chlorophytes, previously identified by
morphological characteristics as Scenedesmus sp and Choricystis were analyzed. For the first
one, molecular data confirmed the identity of Scenedesmus obliquus (Acutodesmus obliquus).
However, for the second strain, the sequence was somewhat similar with Sphaeropleales
(Selenastraceae) and undefined genus. This result shows the misidentification based on
morphological characteristics. The diatom utilized was a strain of Phaeodactylum tricornutum,
which has its genome already sequenced. Despite the small reliable sequence obtained at this
work (around 100 bp), it was enough to correctly identify this species using the Blast tool on
GenBank. For the dinoflagellate strain, the utilized primers were not able to produce a specific
sequence. Two DNA bands were observed after PCR in the electrophoresis. Due to the
polyphyletic origin of microalgae, different DNA regions should be analyzed to resolve the
identification of such organisms with potential for biofuel production. Even with molecular
117
data, there is no agreement between some researchers about some controversial groups, being
common the description of new species that are not validated at some important collections as
Index Nominum Algarum (http://ucjeps.berkeley.edu/CPD/) or Culture Collection of Algae and
Protozoa (http://www.ccap.ac.uk/).
Palavras-chave: ITS1, ITS2, rDNA, chlorophytes, diatoms, dinoflagellates
118
UPWB I - PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DA MICROALGA
Desmodesmus spinosus CULTIVADA EM TANQUES FECHADOS
AVELINO, V.1
1
Power Water do Brasil S.A, DAS –Divisão de Aplicação Sustentável , Rod BA 99 Km 48 –CP 99 –Camaçari
BA –Brasil – [email protected]
A procura de recursos limpos que permitam assegurar as necessidades energéticas futuras
constitui um dos maiores desafios da atualidade. O crescente preço dos combustíveis e o foco
internacional sobre o impacto ambiental das emissões gasosas têm vindo a conduzir à procura
de recursos renováveis e ao desenvolvimento de tecnologias verdes que suportem a indústria e
as necessidades do mercado mundial. Na busca de alternativas para fornecer energia mais verde,
forte entusiasmo tem vindo a ser gerado em torno do grande potencial oferecido pelas algas
como fonte energética. Neste domínio, as microalgas afiguram-se como uma alternativa
auspiciosa para a próxima geração de biocombustíveis, apresentando um potencial considerável
para a produção de biocombustíveis e, em particular, de biodiesel2, uma vez que têm a
capacidade de duplicar sua biomassa várias vezes por dia e produzir pelo menos 15 vezes mais
óleo por hectare do que as culturas alimentares concorrentes. A maior parte do petróleo no
mundo de hoje foi formada pela decomposição de algas que datam de há milhões de anos atrás.
Este processo pode ser replicado para nos proporcionar uma energia mais limpa, tendo
unicamente como input a luz solar, a água e dióxido de carbono, durante o processo de
fotossíntese. O grande desafio atual consiste na otimização dos processos de produção e
extracção dos óleos, e na identificação e manipulação dos recursos biológicos com maior
potencial de exploração com vista à valorização desta fonte energética no futuro. Em vista disto,
o presente trabalho tem por objetivo demonstrar a aplicabilidade das algas em sistema de
recuperação ambiental associada a produção de biocombustíveis.
Palavras-chave: UPWB I
119
ANALISES DE MICROSCOPIA ELETRÔNICA E TERMOGRAVIMETRIA PARA
ACOMPANHAMENTO DA EXTRACÃO DE LIPÍDIOS DA Monoraphidium sp.
TAVARES, V.R.1; COSTA, M.1; MEDEIROS, S.I.G.1; SOUTO, C.R.O.1
1
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Instituto de Química. Natal, RN- Brasil.
[email protected] [email protected]
A busca por fontes alternativas de energia tem motivado estudos sobre a produção de biodiesel
partir de diversas matrizes (mamona, soja, dendê cártamo, palma, etc.). Mais recentemente, as
microalgas surgiram como fonte de matéria prima capaz de suprir a demanda por biomassa
tornando esse processo sustentável. De acordo com a literatura, esses micro-organismos
possuem elevado conteúdo em óleo (até 80% de óleo de sua massa seca) e produtividade de
cerca de 200 a 300 vezes superior às demais oleaginosas, podendo, no futuro, atender a
demanda global de biomassa para produção de bicombustível. As microalgas são eficientes
sequestradores de gás carbônico (CO2), contribuindo para minimizar o efeito estufa. O cultivo
de microalgas pode ocorrer em água doce, salgada ou residual e não depende de solo nobre, nem
de grandes extensões de terra, não competindo, portanto, com a produção de alimentos. Dentre
as técnicas de produção em larga escala destaca-se o uso de raceway pounds, que são grandes
tanques abertos (modelo de cultivo da planta piloto de Petrobras/UFRN em Extremoz/RN), e
foto-biorreatores, tanques tubulares fechados, que possibilita condições de cultivo mais eficiente
e controle de contaminantes externos. A viabilidade econômica quanto à produção desse
biocombustível ainda requer melhorias de engenharia genética e metabólica. A remoção do óleo
da matriz microalgal e, se presentes, coprodutos de alto valor agregado são gargalos que ainda
necessitam ser otimizados de forma a baratear os custos desse processo. De forma geral, a
extração do óleo pode ocorrer de forma mecânica, através de processos de prensagem e/ ou
ultrassom, por métodos químicos utilizando solventes e extração mista (mecânica/químico). O
presente trabalho apresenta resultados comparativos do teor lipídico com diferentes tamanhos de
partículas (0,3mm e 0,053mm), empregando a extração com agitação mecânica usando solvente
(hexano e hexano/isopropanol (3:2) e/ou extração ácida bem como sua caracterização por
microscopia óptica e TGA. Inicialmente, a microalga Monoraphidium sp foi desidratada por 24
horas em uma estufa a 70°C e resfriada à temperatura ambiente. Cerca de 500 mg da biomassa
desidratada foi adicionada ao sistema solvente para extração. Na hidrolise acida, foi usado 10
mL de HCl 8M. A mistura (biomassa + solvente com solução aquosa de HCl) permaneceu sob
agitação magnética e temperatura constante de (70°C) por 3 horas. Em seguida, o extrato foi
filtrado em papel de filtro, secado com sulfato de sódio anidro e rotaevaporada para remoção do
solvente. Atraves da microscopia óptica foi possivel constatar que, para o menor tamanho da
partícula, ocorreu maior rompimento da parede celular, quando hexano/isopropanol como
solvente no sistema proporcionando maior extração do material lipídico. Estes apresentaram
rendimentos padrões de 9,76% e 2,94% para os sistemas solventes hexano/isopropanol (3:2) e
hexano, respectivamente, e de 16,19% e 12,37% para os sistemas ácidos com o mesmo solvente.
Análises de TGA foram realizadas com a biomassa da microalga, antes e após extração (para os
diferentes sistemas solventes e tamanhos de partícula) a fim de quantificar o teor de lipídeos,
proteínas e carboidratos. A biomassa microalgal apresentou três eventos térmicos, sendo o
primeiro a 29°C-151°C referente a umidade contida na amostra, o segundo evento de 190420°C referente à presença de carboidratos e proteínas e o terceiro evento de 420-650°C
relacionado à decomposição da fração lipídica, principalmente os triglicerídeos. A porcentagem
total de lipídeos presente na biomassa seca foi aproximadamente 31,50%. A extração que
resultou o maior teor extrator de lipídeos foi a extração ácida utilizando sistema solvente nhexano/isopropanol (3:2), pois obteve um percentual extraído de 19,01%. Diferentemente dos
demais que obteve um percentual de 1,09% e 11,04% para a extração mista utilizando sistemas
solvente n-hexano e hexano/isopropanol e 16,87% para a extração ácida utilizando sistema
120
solvente n-hexano. Concluímos que a espécie microalgal em estudo, Monoraphidium sp,
apresentou um perfil desejável para a produção do biodiesel, pois nas curvas termogravimétricas
apresentaram 31,50%(m/m) de teor lipídico. O tamanho da partícula da biomassa e o sistema
empregado influenciam diretamente no rendimento da extração, pois quanto menor o tamanho
da partícula, maior será a atuação dos sistemas extratores na quebra da parede celular,
potencializado assim, a extração dos lipídios.
Palavras-chave: microalga, extração, lipídios
121
EXTRAÇÃO DE MOLÉCULAS BIOATIVAS COM ATIVIDADE HEMAGLUTINANTE
VINDAS DA BIOMASSA DE Dunialiella tertiolecta
CAVALCANTI, V.L.R.1; BEZERRA, R.P.2; MARQUES, D.A.V.2; HERCULANO, P.N.2;
COSTA, R.M.P.B.2; NASCIMENTO, C.O.2; PORTO, A.L.F.3
1
Universidade Federal Rural de Pernambuco, Curso de licenciatura plena em ciências biológicas, Rua
Manuel de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil. [email protected]
2
Universidade Federal de Pernambuco, Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal, Área de
Bioquímica, Rua Manuel de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil. [email protected]
2
Universidade de Pernambuco, Campus Serra Talhada, Serra Talhada - PE - Brasil.
[email protected] Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Morfologia e
Fisiologia Animal Rua Manuel de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife – PE – [email protected]. Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Morfologia e
Fisiologia Animal Rua Manuel de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil. 3 Universidade Federal
Rural de Pernambuco, Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal, Área de Fisiologia, Rua Manuel
de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife – PE – Brasil. [email protected]
Microalgas são organismos fotossintetizantes que podem ser encontrados amplamente
distribuídos na natureza. Ricas fontes de compostos bioativos, as microalgas estão sendo
bastante utilizadas nos mais variados setores da biotecnologia, a exemplo no setor farmacêutico.
Como resultado da sobrevivência em variados habitats, as microalgas têm a capacidade de
sintetizar inúmeros complexos metabólitos tais como: peptídeos, lipopeptídeos, ácidos graxos,
carboidratos utilizados em biotecnologia. Esses compostos estão atingindo alvos em
biotecnologia e investigação biomédica, devido às suas potenciais aplicações na indústria,
agricultura e especialmente no setor farmacêutico. A presença de hemaglutininas tem sido
observada em quase todos os organismos vivos, principalmente em plantas superiores. Estudos
têm demonstrado que as algas podem ser boas fontes de hemaglutininas. A maior parte dos
estudos visando a atividade hemaglutinante é correlacionada com a produção de hemaglutininas.
No entanto, ainda existem poucos estudos sobre o isolamento, a caracterização e, mais
importante, as propriedades biológicas destas moléculas em algas, tornando-se um campo aberto
para novas . Dunaliella tertiolecta, em três diferentes tampões e dois métodos de extração, afim
de determinar o melhor modo de obtenção das possíveis biomoléculas presentes na microalga
estudada. Extratos de biomassa foram preparados utilizando três tampões diferentes (Fosfato de
Sódio 0,1 M, pH 7,5; TRIS – HCL 0,1 M, pH 7 e Acetato de sódio 0,1 M, pH 5,5) e submetidos
à sonicação por vinte pulsos de um minuto e agitação magnética por trinta horas, com alíquotas
retiradas a cada três horas e centrifugadas a 5.000 rpm 7 min, 4 ° C, utilizando-se o
sobrenadante para a atividade de hemaglutinação com diluições de 1:5, 1:10 e 1:20 .A atividade
hemaglutinante foi observada macroscopicamente após um tempo de incubação de quarenta
minutos e considerada positiva, quando mais de 50 % dos eritrócitos no poço foram capazes de
formar malha de hemaglutinação quando expostos à biomolécula. Os testes com rompimento
celular por meio de sonicação não apontaram resultados positivos nos três tampões de extração,
ou seja, não foi observada nenhuma malha de hemaglutinação em nenhum dos poços com o
extrato neste método. O melhor método de extração obtido foi por agitação magnética durante 6
horas em tampão Fosfato de Sódio ( 0,1 M, pH 7,0), com uma titulação de aproximadamente
4096 hemaglutininas, numa diluição de 1:20. Os ensaios sugerem a presença de substâncias
hemaglutinantes nos extratos obtidos da Dunaliella tertiolecta, configurando uma possível
nova fonte dessas biomoléculas, que são importantes para as áreas de pesquisa em bioquímica,
biologia celular, imunologia, farmacologia, além de seu potencial para aplicações médicas.
122
Os autores deste resumo fazem agradecimentos aos seguintes órgãos de fomento pelo apoio
nesta pesquisa: FACEPE, CAPES, CNPq.
Palavras-chave: hemaglutininas, atividade hemaglutinante, Dunaliella, microalga,
biomoléculas, bioativos, extração, biomassa
123