Matérias Primas: Alternativas e Opções Tecnológicas MICROALGAS

Transcrição

1 II SEMINÁRIO BIODIESEL E AQUICULTURA Matérias Primas: Alternativas e Opções Tecnológicas MICROALGAS Prof. Alfredo Olivera Gálvez (Dr) Recife, 03 de maio de- 2010

2 Crescimento das microalgas Fotossíntese Energia solar Gás carbônico (CO 2 ) Oxigênio (O 2 ) H 2 O + Nutrientes

3 Cultivo de Microalgas Pequena escala Larga escala Biorreatores Tanques abertos Hatch (Descontínuos) Semicontínuos Contínuos Axênicos Xênicos

4 Biorreatores Vantagens - Alta produtividade - Controle das condições de cultivo - Baixo risco de contaminação - Nenhuma perda de água Desvantagem - Custo MUITO elevado

5 Tanques abertos Produção em larga escala Cultivo estático e de recirculação Tanques de terra Tanques com liners

6 Utilização das Microalgas Aquicultura. Indústria Farmacéutica. Indústria Alimentar. Indústria dos Cosméticos Tratamento de efluentes Atualmente Biodiesel Futuro

7 Agregação de valor Biodigestor: geração de metano Aproveitamento da biomassa residual da extração do óleo Ração para animais Queima da biomassa FONTE: Diogo Biopolímeros Produtos de alto valor comercial: Fármacos

8 Microalgas Scenedesmus sp. Schizothrix sp. Chlorella sp. Botryococcus sp. Dunaliella sp. Haematococcus sp

9 Composição bioquímica Fonte: Sheehan et al., 1998 Dunaliella sp Isochrysis sp Nannochloris sp Nitzchia sp

10 Composição bioquímica Fonte: Neochloris sp Scenedesmus sp Prymnesium sp Chlorella sp

11 Produção de B - Caroteno Dunaliella sp., San Diego, Califórnia

12 Produção de Biliproteínas Spirulina sp., Cyanotech, Hawaii

13 Produção de Astaxantina Haematococcus sp., Antofagasta, Chile

14 Trat. de efluentes e subprodutos Chlorella sp., Torrance, Califórnia

15 Microalgas para Aquicultura

16 Produção de Biodiesel

17 Microalgas como alternativa Suprimento de matéria-prima Demanda Global por Biocombustíveis Biodiesel de Oleaginosas (soja, mamona...) Gargalo: suprir os volumes de biodiesel requeridos, mantendo a viabilidade técnico e econômica e sustentabilidade ambiental

18 Microalgas como alternativa Facilidade em manipular lipídeos Utilização de solos degradados Uso de água salobra e salgada Uso de CO2 residual Maior assimilação do CO2 Maior capacidade fotossintética Obtenção de créditos de carbono Prod. contínua (safras, sazonalidade)

19 Produtividade em biomassa e óleo Fonte: Sheehan et al., 1998 Produtividade 33 vezes mais que Dendé Reposição da População entre 50 e 100 vezes mais rápida 90 t óleo. Ha. ano

20 Potencial teórico de produção Clima tropical Litros de óleo por Ha

21 Custos de Produção Fonte: Teixeira et al., 2008

22 Futuro da produção comercial?????

23 Futuro da produção comercial O fascínio pelos combustíveis vegetais parece ter chegado aos desertos ricos em petróleo de Oriente Médio. Os Emirados Árabes Unidos destinaram 250 milhões de dólares a um programa de pesquisa de energia renovável que inclui os biocombustíveis talvez um sinal de que até os xeques começam a se dar conta de que a era do petróleo não vai durar para sempre. Revista National Geographic. Out. 2007

24 Produção de Biodiesel India USA Europa Unidades Demonstrativas, Produções em larga escala e Pesquisas Brasil: Petrobras (UFSC, FURG, EMPARN) Paraná, Bahia.

25 Cultivo em Bioreatores Maior produtividade e menor contaminação Alemanha produção comercial (140 t/ano) Fotobioreator tubular (sistema fechado) volume: 700m3 e área: 1ha

26 Cultivo em Tanques abertos CUSTO Cyanotech (Hawaii) (350 t/ano) - Área 10 ha / volume m3

27 Massachusetts - MIT (Green Fuel Technologies) Milho: L etanol por Ha por ano. Soja: 560 L biodiesel por Ha por ano. (Tanto Milho e Soja têm uma safra anual) Microalgas: L biodiesel por Ha por ano. (As microalgas podem ser coletadas todos os dias ) Podem absorver CO2 todos os dias.

28 Futuro da produção comercial Kent BioEnergy Corporation : Energia renovável a partir de microalgas Estamos comercializando CEP nossa tecnologia patenteada de produção de microalgas na sequência de uma abordagem em três fases: Fase 1: Otimizar o sistema de parâmetros operacionais para maximizar a produção de biomassa (160 Ha instalações existentes) Fase 2: Desenvolver piloto de instalação de escala para demonstrar a viabilidade técnica (700 Ha excelente adquirido) Fase 3: Construir uma usina de produção em larga escala no sudoeste dos E.U.A (2.000 hectares)

29 Futuro da produção comercial Martin Mittelbach, um dos precursores dos estudos com biodiesel na Europa, fala sobre o futuro das pesquisas, produção e uso do biocombustível. RB: O senhor acredita no potencial das microalgas para a fabricação do biodiesel? MM: A maioria dos projetos de biodiesel de algas é altamente especulativa. A biomassa de algas seria um excelente recurso renovável se estivesse claro qual o melhor tipo de conversão, se a gaseificação ou a produção de etanol ou óleo. Um grande ponto de interrogação que paira sobre as algas é quanto ao balanço energético e ecológico e, consequentemente, sua viabilidade econômica. Revista biodiesel br. Ano 3. No 13, Out/Nov 2009

30 Estágio Pós Doutoral - CAPES alg bio bio fuel and feed Waddell Mariculture Center 2009 Alfredo Olivera Gálvez

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32 Zero-Exchange Systems Habitat destruction Water use Pollution Disease Species depletion Contaminants Economic competitiveness Problem: WASTES NH 3 NO 2 sludge

33 Fish meal/fish oil Free Feeds Habitat destruction Water use Pollution Disease Species depletion Contaminants Economic competitiveness Problem: Fatty acid deficiencies

34 Superintensive Production shrimp / m Habitat destruction Water use Pollution Disease Species depletion Contaminants Economic competitiveness Problem: Oxygen Water quality stability

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37 Scenedesmus production Strains Culture until 20 L Algae room Climatized CO2 Water filtration Light 24 h 2000 to 4000 Lux Culture media Guillard

38 Scenedesmus production Stock Cilinder 200 L Out door Natural Photoperiod Light Lux Fresh water Temperature 30 oc Culture media Guillard

39 Scenedesmus production Static System Continuous System

40 Scenedesmus production Floculation Al SO4 1g/L

41 Scenedesmus production Electrolisis 12 volts

42 Scenedesmus production Static Systems (3 tanks of 1000 L) 150 g / tn / day Continuous Systems (4 tanks of 1000 L) 150 g / tn / day

43 Scenedesmus production Intermediate Culture 2500 L

44 Scenedesmus production Tanks of L

45 Scenedesmus production Start with L End with L

46 Scenedesmus production Without aeration Harvest

47 Scenedesmus production Tank Sequence Electrolisis

48 Scenedesmus production alg bio bio fuel and feed

49 Resultados alg bio Produção Final em tanques de L Litros por dia 10 Kilos de Biomassa seca por dia 30 % Biodiesel 300 Litros por dia alg bio bio fuel and feed

50 Pernambuco Luminosidade favorável durante todo o ano Temperatura média: 24º C - 28º C Os estados de PE e RN têm grande potencial para uso de energia eólica

51 MDL Créditos de Carbono Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) - Projetos O Brasil é o terceiro em números de projetos 165 projetos MDL registrados na ONU Fonte: Jornal do Comercio

52 Projeto Primeira etapa: UFRPE : NETUNO : ITEP : UPE Produção Final em 8 tanques de L Litros por dia 10 Kilos de Biomassa seca por dia 30 % Biodiesel (27 % de óleo) 300 Litros por dia. Segunda etapa: Tanques abertos

53 EXPLORANDO AS OPORTUNIDADES DE PRODUÇÃO DE MICROALGAS Pesquisas sobre melhora no crescimento e rendimento das microalgas. Cultivo semicontínuo das microalgas Scenedesmus dimorphus e Chlorella vulgaris visando o óleo como matéria-prima do biodiesel Ana Rita F. Drummond, Danielli M. M. Dantas, Francisco S. G. Pereira, Wanessa de Melo Costa e Alfredo Olivera Gálvez.

54 OBRIGADO!