Desenvolvimento e caracterização do cultivo de microalgas em fotobiorreator alimentado por emissões gasosas de motores

Orientador: Prof. Dr. José Viriato Coelho VargasCo-orientador: Prof. Dr. André Bellin MarianoCo-orientador: Prof. Dr. Wellington BalmantDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 23/04/2015Inclui referênciasÁrea de concentração: Engenharia e ciência de materiaisResumo: Os cultivos de microalgas têm ganhado cada vez mais atenção dos setores industriais e de pesquisa em função da ampla variedade de aplicações para a biomassa gerada, dentre as quais é possível apontar a geração de biocombustíveis e a extração de moléculas de alto valor econômico. Aliada a estas vantagens produtivas, o cultivo de microalgas possui potencial como ferramenta no tratamento de emissões diversas, realizando a redução dos teores dos gases presentes, sobretudo o CO2. Com base nessas questões, este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de cultivos de microalgas utilizando gases de exaustão originados da combustão em motor diesel. A fim de caracterizar os cultivos foram realizadas comparações entre experimentos simultâneos utilizando injeção de ar comprimido e gases de combustão, utilizando diferentes vazões de entrada de gases. Os resultados obtidos indicam que houve aumento na produção de biomassa de até 2,8 vezes quando comparada a melhor produção com emissões e a biomassa gerada no cultivo com ar comprimido, da mesma maneira, os resultados de densidade celular se mostraram superiores nos cultivos que utilizaram gases de exaustão como fonte de CO2. Além das análises de crescimento, foi caracterizado o potencial de tratamento dos gases injetados nos sistemas, havendo redução dos teores de CO2 superiores a 20 g.dia-1 e redução diária de NOX de até 87%. Além das analises experimentais foi desenvolvido um modelo matemático para descrever o crescimento das microalgas em cultivos realizados em fotobiorreatores com suplementação de CO2. Palavras-chave: microalgas; gases de exaustão; modelagem matemática.Abstract: The increasing researches on microalgae cultivations from the academic and industrial sectors are due to the wide variety of applications for its produced biomass, in which highlight the biofuels generation and the molecules extraction of high economic value. In addition to these productivity advantages, the microalgae has potential to reduce the level of several gases emission, especially CO2. Therefore, this study aims to cultivate microalgae using exhaust gases from combustion of diesel engines. In order to characterize the cultures, simultaneous experiments were developed using compressed air and using exhaust gases injected in different flow rates. The results indicate that the increase of biomass production can be 2.8 times higher in the best flue gas production when compared to the biomass generated with compressed air; in the same way, the results show a superior cell density in the cultures using smoke as CO2 source. In addition to the growth analysis, the potential of treatment of gases injected into the system resulted in reduction of CO2 levels better than 20 g.day-1 and NOX reduction in the order of 87% per day. Apart from the experimental results, a mathematical model was also developed to describe the microalgae growth cultured in photobioreactors with CO2 supplementation. Key words: microalgae; exhaust gases; mathematical modeling