Universidade Federal do Rio Grande Escola de Química e Alimentos Laboratório de Engenharia Bioquímica CULTIVO DE MICROALGAS PARA BIOFIXAÇÃO DE CO 2 E OBTENÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS Adriano A. Henrard, Elisângela M. Radmann, Ana Priscila C. da Rosa, Michele da R. Andrade, Michele G. de Morais, Roque L. Zílio Coordenador: Prof. Dr. Jorge Alberto Vieira Costa
INTRODUÇÃO
Com surgimento de indústrias e usinas termelétricas Liberar CO 2 e outros gases como SO 2 e NO - Agravando Efeito Estufa - NO e SO 2 chuva ácida
Concentração de CO 2 na atmosfera (www.lenntech.com/carbon-cycle.htm)
Emissão de CO 2 no Brasil 1.029.706.000 toneladas Queima de Combustíveis Indústria 7% Queima de Combustíveis Transporte 9% Queima de Combustíveis Outros Setores 6% Processos Industriais 3% Mudança no uso da Terra e Florestas 75%
Sequestro de Carbono Árvores Oceanos (metade do CO 2 emitido) Injeção em minas desativadas Injeção em poços de petróleo e minas de carvão desativados Absorção química Cultivo de microalgas 1 ton/ha.ano (3,5 ton/ha.ano) Qualidade do solo Demoram anos para crescer e fixar
Vantagens Produtividade / Área; Start-up; Controle do Processo Concentração do CO 2 Resultados Imediatos
Sequestro de Carbono
2004: maior planta de fixação de CO 2 por microalgas do país - Candiota
Sequestro de Carbono ALEMANHA
Sequestro de Carbono ISRAEL
Sequestro de Carbono HAWAI
Sequestro de Carbono (TAILÂNDIA)
ALIMENTOS ENRIQUECIDOS COM Spirulina Bebida isotônica Pudim de chocolate (esq) e Sopa instantânea (dir) Biscoitos de chocolate Macarrão instantâneo Biscoitos de limão Barra de cereal Sopa instantânea Gelatina de limão Bolo de chocolate (esq) e limão (dir) Pudim de chocolate
OBJETIVO O objetivo deste trabalho foi utilizar gás de combustão da Usina Termelétrica Presidente Médici, para o cultivo das microalgas Spirulina sp. LEB-18 e Scenedesmus obliquus LEB-22, determinando suas características cinéticas e capacidade de fixação de CO 2.
Material e métodos Micro-organismos e meios de cultivo - Spirulina sp. LEB-18. meio Zarrouk - Scenedesmus obliquus LEB-22 meio MC Spirulina Scenedesmus - Nos ensaios de Spirulina sp. LEB-18 a fonte de carbono original (NaHCO 3 ) foi substituída por CO 2 contido no gás de combustão obtido da queima do carvão na UTPM. - Experimentos controles onde o meio de cultivo foi mantido sem alteração.
Condições de cultivo Material e métodos Vol útil = 5 L Agitação = 18 rpm Tempo = 40 d 2500 Lux 12 h claro/escuro A evaporação foi compensada pela reposição diária de água destilada.
Material e métodos Gás de combustão obtido da queima do carvão 10,2% de CO 2, 654 ppm de CO e 87 ppm de NO X Antes da injeção do gás de combustão nos biorreatores, a corrente gasosa passou por uma coluna de H 2 O 2 (10% v/v), para remoção de SO 2 O gás de combustão foi injetado nos meios de cultivos através de aspersores, distribuídos uniformemente na base do fotobiorreator e, sua injeção foi realizada durante 15 min a cada 2 h durante as 12 h de fotoperíodo claro.
Determinações Analíticas Material e métodos A concentração de biomassa (X, g.l -1 ) foi determinada a cada 24 h, a partir da leitura da densidade ótica em espectrofotômetro a 670 nm. Foram realizadas medidas de ph e acompanhamento das temperaturas máximas e mínimas dos cultivos. A cada 3 d foi determinada a alcalinidade do meio de cultivo (APHA, 1998). Com os dados de ph e alcalinidade foram calculados as concentrações de CO 2, HCO 3 - e CO 3-2 dissolvidos no meio (CARMOUZE, 1994). Todas as análises foram realizadas em triplicata.
Resultados e Discussão
35,7% X biomassa 0,78 g.l -1 50% CO 2 e 300 ppm NO FIGURA 1 Concentração de biomassa das microalgas Spirulina sp. LEB-18 com gás de combustão ( ) e meio Zarrouk ( ); e S. obliquus LEB-22 com gás de combustão ( ) e com meio MC ( ) ao longo do tempo de cultivo
P média = 1,13 g.m -2.d -1 P média = 0,77 g.m -2.d -1 F média = 5,66% P média = 0,49 g.m -2.d -1 F média = 0,86% (a) (b) FIGURA 2 (a) Produtividade (P) e para as microalgas Spirulina sp. LEB-18 com gás de combustão ( ) e meio Zarrouk ( ); e S. obliquus LEB-22 com gás de combustão ( ) e com meio MC ( ) ao longo do tempo de cultivo, e (b) fixação de CO 2 (F) para as microalgas Spirulina sp. LEB-18 ( ) e S. obliquus LEB-22 ( ) com gás de combustão
Conclusões O uso de gás de combustão da UTPM incrementou em 35,0 % a produção de biomassa ao final do cultivo de Spirulina sp. LEB-18, com redução de 24,2% da concentração de CO 2 do gás de combustão, sendo biofixado 5,7% do CO 2 para o crescimento das microalgas. A biomassa final das microalgas S. obliquus LEB-22 e Spirulina LEB-18 cultivadas com gás de combustão apresentou 6,2 e 4,8% de lipídios, e 40,6 e 46,8% de proteínas, respectivamente. Os resultados mostram que as microalgas podem ser cultivadas em plantas de energia elétrica para biofixar o CO 2 proveniente do gás de combustão de carvão e contribuir para redução do aquecimento global.
AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a ELETROBRÁS Centrais Elétricas Brasileiras S.A. e CGTEE Companhia de Geração Térmica de Energia Elétrica pelo apoio financeiro para a realização desse trabalho.