micro algas

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    D O S S I T C N I C O

    Cultivo de microalgas

    Lucas Gomes Rocha

    Fundao Centro Tecnolgico de Minas Gerais / CETEC

    Agosto 2012

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    DOSSI TCNICO

    Sumrio 1 INTRODUO ..................................................................................................................... 3 2 APLICAO COMERCIAL DAS MICROALGAS................................................................ 4 2.1 APLICAES NA REA AMBIENTAL ....................................................................................... 5 2.2 APLICAO COMO BIOCOMBUSTVEL.................................................................................... 6 3 CULTIVO DAS MICROALGAS............................................................................................ 7 3.1 SISTEMAS ABERTOS ............................................................................................................ 8 3.2 SISTEMAS FECHADOS (FOTOBIORREATORES) ..................................................................... 10 3.2.1 FOTOBIORETARORES DE PLACAS..................................................................................... 10 3.2.2 FOTOBIOREATORES TUBULARES...................................................................................... 10 3.2.3 FOTOBIOREATORES DE TANQUES AGITADOS.................................................................... 11 3.2.4 FOTOBIOREATORES AIRLIFT ............................................................................................ 12 4 PARMETROS FSICO-QUMICOS PARA O CULTIVO DE MICROALGAS................... 12 4.1 LUZ................................................................................................................................... 13 4.2 TEMPERATURA .................................................................................................................. 13 4.3 PH .................................................................................................................................... 13 4.4 AGITAO E AERAO DA CULTURA................................................................................... 14 4.5 GUA................................................................................................................................ 14 5 FATORES NUTRICIONAIS DAS MICROALGAS.............................................................. 14 5.1 CARBONO ......................................................................................................................... 15 5.2 NITROGNIO...................................................................................................................... 15 5.3 FSFORO.......................................................................................................................... 15 5.4 OUTROS MACRONUTRIENTES ............................................................................................. 15 5.5 MICRONUTRIENTES............................................................................................................ 16 5.6 VITAMINAS ........................................................................................................................ 16 5.7 QUELANTES ...................................................................................................................... 16 6 MTODOS DE COLHEITA DE MICROALGAS E DE EXTRAO DE LEO ................ 16 6.1 CENTRIFUGAO............................................................................................................... 17 6.2 SEDIMENTAO POR GRAVIDADE ....................................................................................... 17 6.3 FLOCULAO .................................................................................................................... 18 6.4 PENEIRAMENTO................................................................................................................. 18 6.5 FILTRAO........................................................................................................................ 18 6.6 PROCESSO ELETROLTICO ................................................................................................. 19 6.7 COLHEITA POR FLOTAO ................................................................................................. 19 7 MEDIDAS DE CRESCIMENTO DAS MICROALGAS........................................................ 19 CONCLUSES E RECOMENDAES ............................................................................... 20 REFERNCIAS..................................................................................................................... 20

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    DOSSI TCNICO

    Ttulo Cultivo de microalgas Resumo Neste dossi so abordadas informaes sobre as principais aplicaes comerciais das microalgas, como realizado o cultivo destes organismos em sistemas abertos e fechados, os principais fatores fsicos, qumicos e nutricionais envolvidos no cultivo e os mtodos de colheita e extrao do leo. Palavras-chave Alga; alimentao complementar; biocombustvel; microalga; nutrio animal Assunto Cultivo de algas em gua doce Contedo 1 INTRODUO As microalgas so organismos microscpicos fotossintetizantes que crescem rapidamente e em diferentes condies ambientais devido a sua estrutura celular simples, unicelular ou multicelular (KOCHEM, 2010). As microalgas pertencem a um grupo muito heterogneo de organismos, predominantemente aquticos e geralmente microscpicos unicelulares, que podem formar colnia, com pouca ou nenhuma diferenciao celular (RAVEN; EVERT; EICHHORN, 2001). So caracterizadas pela presena de pigmentos, responsveis por colorao variada e por mecanismo fotoautotrfico. Filogeneticamente, as microalgas so compostas de espcies procariticas ou eucariticas, antigas ou mais recentes, conforme o perodo em que surgiram no planeta (RAVEN; EVERT; EICHHORN, 2001). A produo comercial de microalgas teve incio na dcada de 60 com espcies do gnero Chlorella e Arthrospira, para utilizao como suplementos dietticos. Na mesma dcada, as pesquisas em biotecnologia de microalgas concentravam-se na reciclagem de guas residuais e na obteno de fontes alimentares (OLIVEIRA, 2009). Walter (2011) destaca que apesar das diferenas estruturais, a maioria das algas apresentam caractersticas fisiolgicas semelhantes e anlogas s plantas, sintetizando e acumulando diversas substncias em comum, porm, com vantagens sobre as plantas terrestres, dentre elas:

    muitas espcies crescem mais rapidamente, proporcionando maior produtividade;

    apresentam estrutura unicelular, o que assegura a mesma composio

    bioqumica, diferentemente das plantas terrestres que apresentam compostos localizados em locais especficos (somente nos frutos, nas folhas, razes, etc.);

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    a possibilidade de induzir maior sntese ou acmulo de compostos de

    interesse por meio da manipulao das condies de cultivo; crescem bem em regies de extremos climticos e at mesmo em guas

    residurias (WALTER, 2011). No Brasil, o cultivo de microalgas poder vir a ser uma prtica socioeconmica muito promissora devido as suas condies climticas adequadas, com temperaturas amenas em grande parte do ano e fontes hdricas abundantes. 2 APLICAO COMERCIAL DAS MICROALGAS Atualmente so conhecidas numerosas aplicaes comerciais de microalgas e o avano de sua produo comercial nos ltimos 60 anos notvel, porm ainda existem obstculos relativos aos sistemas de produo (KOCHEM, 2010). Segundo Loureno (2006) apud Kochem (2010), trs categorias bsicas de aplicaes comerciais j so bem conhecidas:

    Uso de microalgas para aumentar o valor nutricional de alguns alimentos para animais e para o homem.

    Uso de microalgas como rao para aqicultura in natura ou parcialmente

    processadas.

    Utilizao de molculas de alto valor agregado provinda das microalgas, como vitaminas, pigmentos e cidos graxos, em alimentos industrializados, produtos farmacuticos e cosmticos (LOURENO, 2006 apud KOCHEM, 2010).

    Excetuando-se as produtoras de toxinas, as microalgas so capazes de incrementar o contedo nutricional da alimentao e influenciar positivamente a sade de humanos e animais, graas sua composio qumica (exemplificada na figura 1), que rica em protenas, grande variedade de aminocidos, carboidratos, cidos graxos saturados e insaturados, vitaminas (WALTER, 2011).

    Figura 1 Composio genrica de diferentes alimentos humanos e algas (base % de matria seca)

    Fonte: (WALTER, 2011)

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    Algumas espcies de microalgas, como a Spirulina, destacam-se, principalmente por apresentarem biomassa com composio bioqumica diversificada: compostos nutricionais e pigmentos naturais com propriedades funcionais, como as ficobilinas, carotenides e clorofilas (WALTER, 2011). Dentre as ficobilinas obtidas a partir da Spirulina, uma das mais abundantes a ficocianina, um pigmento que apresenta colorao azul brilhante que, dependendo do seu grau de pureza, encontra diferentes e importantes aplicaes (WALTER, 2011). Alm de caractersticas altamente favorveis como a possibilidade de cultivo contnuo e a rpida multiplicao dessas microalgas sob condies de baixo custo, o mercado encontra-se em expanso, uma vez que a cor representa aspecto fundamental na aceitao de determinados produtos e a tendncia de substituio dos corantes sintticos por pigmentos naturais, especialmente de fontes no vegetais (WALTER, 2011). No Quadro 1 so apresentados os principais pr