Biodiesel de microalgas cultivadas em dejeto suíno biodigerido

Orientador : Prof. Dr. André Bellin MarianoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais. Defesa: Curitiba, 23/08/2013Inclui referênciasÁrea de concentração: Engenharia e ciência dos materiaisResumo: Estudos atuais mostram o grande potencial da utilização de microalgas para a produção de biodiesel e geração de energia devido ao seu rápido crescimento, produtividade e alto teor de lipídeos. O aprimoramento dos processos de produção e a diminuição de custos são os principais desafios a serem superados no desenvolvimento dessa tecnologia. Como o meio de cultivo corresponde a 75% do custo de produção da biomassa, o presente trabalho teve o objetivo de avaliar a utilização de dejeto proveniente de suinocultura como alternativa ao meio de cultivo sintético no cultivo de microalgas. O efluente suíno é rico em fósforo e nitrogênio e se configura como grave problema ambiental se descartado incorretamente. Com base nesses dados, propôs-se três diluições do dejeto em água (5%, 10% e 30%). Os melhores resultados foram obtidos em cultivo em reator airlift na diluição de 10%, com concentração final de células igual a 5199 ± 458 x104 cél.mL-1 e produção efetiva de biomassa de 1,44 ± 0,04 g.L-1. Esses resultados são 70% e 40% superiores quando comparados ao meio de cultivo sintético usado como controle. Após a recuperação da biomassa, o óleo foi extraído e o biodiesel sintetizado por esterificação enzimática. O perfil lipídico dos ácidos graxos presentes no óleo consistiu em 29,12% saturados, 49,08% monoinsaturados e 20,5% poli-insaturados. A produção de óleo em 15 dias de cultivo com efluente suíno correspondeu a 360 mg.L-1, sendo 46% superior ao cultivo controle. A conversão do óleo em biodiesel consistiu em 98,73% em 12 horas. Além disso, avaliou-se a capacidade de remoção de nutrientes do efluente pelas microalgas e alcançou-se uma diminuição média de 94,5% de nitrogênio amoniacal, nitrogênio orgânico e nitrogênio total. Os resultados puderam comprovar a eficiência da utilização de resíduo suíno como meio de cultivo e fonte de nutrientes para as microalgas, a viabilidade da produção do biodiesel e a consequente biorremediação desse dejeto, demonstrando o potencial que o cultivo de microalgas apresenta em relação a produção de biocombustíveis e adequação ambiental de efluentes.Abstract: Current studies show the great potential of using microalgae for biodiesel production and energy generation due to its simple structure, fast growth and high lipid content. The improvement of production processes and the reduction of the costs are the main challenges to be overcome in the development of this technology. As the culture medium corresponds to 75% of the production cost of biomass, this study aimed to evaluate the use of manure from swine as an alternative to synthetic culture medium in the cultivation of microalgae. The swine wastewater is rich in phosphorous and nitrogen and is configured as a serious environmental problem if discarded improperly. Based on these data, it was proposed three dilutions of manure in water (5%, 10% and 30%). The best results were obtained in airlift reactor cultivation at the dilution of 10%, with cell growth of 5199 ± 458 x104 cél.mL-1 and effective biomass gain of 1.44 ± 0.04 g.L-1. These results are 70% and 40% higher when compared to the control medium. The lipid profile of the fatty acids present in the oil consisted of 29.12% saturated, 49.08% monounsaturated and 20.5% polyunsaturated. Oil production in 15 days of culture with swine wastewater corresponded to 360 mg.L-1, 46% higher than the control cultive. The conversion of oil to biodiesel consisted of 98.73% in 12 hours. Furthermore, it was evaluated the capacity of microalgae to remove nutrients from wastewater and it was reached an average decrease of 94.5% of ammoniacal nitrogen, organic nitrogen and total nitrogen. The results could prove the efficiency of the use of pig waste as culture medium and nutrient source for microalgae, the viability of biodiesel production and the consequent bioremediation of this manure, demonstrating the potential that the cultivation of microalgae shows in the production of biofuels and the environmental suitability of effluents