Potencial de microalgas na redução da salinidade de águas salobras visando à produção de biomassa como fonte de energia.

O crescimento populacional e aumento dos usos múltiplos da água vêm gerando uma pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos. Na região do Nordeste, a carência de água potável tratada, em função da escassez hídrica durante os longos períodos de estiagens, tem-se mostrado uma das fontes de problemas de ordem ambiental e socioeconômica. Os processos de dessalinização dessas águas vêm sendo uma das alternativas aplicadas para minimizar esses tipos de problemas, com o beneficiamento de água para as comunidades que não têm acesso a água potável. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência das espécies de microalgas isoladas da região semiárida do Nordeste com a finalidade de “bio-dessalinização”, com a produção concomitante de biomassa de algas como fonte potencial de bioenergia. As microalgas foram cultivadas em meios aquosos com concentrações de sal de acordo com a classificação estabelecida pelo CONAMA 357/2005. Este estudo foi dividido em duas fases: a primeira avaliou o crescimento de cinco espécies de microalgas cultivadas em meio aquoso contendo diferentes concentrações de cloreto de sódio; na segunda fase, as duas microalgas apresentando maior tolerância a concentrações (CDM) foram selecionadas para avaliar a capacidade de dessalinização e a produtividade de biomassa concomitante no contexto da produção de bioenergia. As duas microalgas mais tolerantes ao sal das espécies testadas foram as Chlorella sp., que cresceram bem em meios com 10,0 g.L-1 de NaCl, e Scenesdesmus acuminatus, com 6,0 g.L-1 de NaCl. Analisando o desempenho do CDM utilizando membranas de osmose reversa na presença de Scenesdesmus acuminatus ou Chlorella sp. no compartimento catódico, houve uma remoção do íon cloreto no compartimento central da ponte salina de 64,15% e 60,15%, respectivamente. Ao usar membranas eletrodialíticas, as reduções foram de 49,9% e 43,75%, respectivamente. A produção de biomassa com Scenesdesmus acuminatus no compartimento catódico do CDM usando membranas de osmose reversa atingiu uma concentração de 8,00 x 107 células.ml-1 com uma concentração de lipídeos de 12,65% do peso seco celular. No caso da Chlorella sp., a biomassa total atingiu 8,70 x 107 células.mL-1, com um teor lipídico de 15,69% do peso seco celular. A CDM gerou uma tensão de aproximadamente 0,65 V para ambas as algas. Ao usar membranas eletrodialíticas no biorreator, Scenesdesmus acuminatus atingiu uma biomassa de células de 7.64x107 mL-1 e um teor de lipídeos de 12.17% do peso seco celular para uma tensão entre os dois eletrodos de 0.880V. A Chlorella sp. atingiu uma concentração de biomassa de 7,35 x 107 células.ml-1, com um teor de lipídeos de 12,20% de peso seco celular e tensão de 0,66 V. Para o experimento utilizando a água do poço e o efluente de fossa séptica, a CDM teve um desempenho satisfatório tanto com a membrana de osmose quanto com a eletrodialítica, alcançando 7,25x107 células.mL-1 e 7,48x107 células.mL-1, redução na condutividade de 54,60% e 21,98% e geração de tensão de 0,650 V e 0,690 V, e as concentrações de lipídeos foram de 12,3% e 9,8% respectivamente. Os resultados indicam que as microalgas tolerantes ao sal podem ser usadas no biorreator do CDM para fornecer dessalinização pelo menos parcial de águas salobras com a produção concomitante de biomassa de algas com elevadas concentrações de lipídeos importantes para a produção de biocombustíveis em pressões atmosféricas normais. A energia elétrica, embora com baixas tensões, também foi produzida. Outras investigações devem considerar a geometria do CDM, os tipos de eletrodos e a avaliação de microalgas potencialmente mais eficiente.Population growth and the increasing multiple uses of water have generated pressures on surface and groundwater resources. This is particularly true in semi-arid regions such as northeast Brazil, where the shortage of drinking water due to water scarcity occurs during the long periods of drought and is one of the sources of environmental and socioeconomic problems. The desalination process of these waters has been one of the key alternatives used to minimize these types of problems with the provision of water for communities that do not have access to conventional drinking water supplies. The present work aims to evaluate the efficiency of microalgae species isolated from the northeastern semi-arid region for the purpose of “bio-desalination”, with the concomitant production of algal biomass as a potential source of bioenergy. The microalgae were cultured in aqueous media with salt concentrations above the maximum permissible value permitted according to the classification established by CONAMA 357/2005. This study was divided into two phases: the first involved evaluating the growth of five microalgae species isolated from the northeast region, cultured in aqueous media containing different concentrations of sodium chloride; in the second phase the two microalgae showing the most tolerance to elevated saline concentrations were grown in a Microbial Desalination Cell (MDC), to evaluate their desalination capacity and concomitant biomass productivity in the context of bioenergy production. The two most salt tolerant microalgae of the species tested were a Chlorella sp. which grew well in media with 10.0 g.L-1 of NaCl and Scenesdesmus acuminatus with 6.0 g.L-1 of NaCl. Analyzing the performance of the MDC using electro-dialytic membranes (ED), in the presence of Scenesdesmus acuminatus or Chlorella sp. in the cathodic compartment, there were reductions of the chloride ion in the central, “saline bridge” compartment of 64.15% and 60.15% respectively. When using ED membranes, the reductions were 49.9% and 43, 75% respectively. Biomass production with Scenesdesmus acuminatus in the MDC cathodic compartment using RO membranes reached a concentration of 8.00x107 cells.ml-1 with a lipid concentration of 12.65% of the cellular dry weight. In the case of the Chlorella sp., total biomass reached 8.70x107 cells.mL-1, with a lipid content of 15.69% of the cellular dry weight. The MDC generated a voltage of approximately 0.65V for both algae. When using ED membranes in the CDM, Scenesdesmus acuminatus attained a biomass of 7.64x107 cells ml-1 and a lipid content of 12.17% of the cellular dry weight for a voltage between the two electrodes of 0.880V. The Chlorella sp. attained a biomass concentration of 7.35 x 107 cells.ml-1, with a lipid content of 12.20% of cellular dry weight and voltage 0.66 V. In the MDC experiment using brackish well water in the central “salt bridge” compartment and septic tank effluent in the anodic compartment and Chlorella, algal cell density reached a concentration of 7.25x107 cells.ml-1 with the RO membranes and 7.48x107 cells.ml-1 with ED membranes with reductions in conductivity of 54.60% and 21.98% respectively. Lipid concentrations for Chlorella were 12.3% of the cellular dry weight using RO and 9.8% with ED membranes. The voltages generated in the MDC were similar to values of 0.650 V and 0.690 V for RO and ED membranes respectively. The results suggest that salt tolerant microalgae can be used in the MCD bioreactor to provide at least partial desalination of brackish waters with the concomitant production of algal biomass with elevated lipid concentrations important for biofuel production at normal atmospheric pressure. Electrical energy, albeit at low voltages, was also produced. Further investigations should consider MDC geometry, the use of other types of electrodes and evaluate other potentially more efficient microalgae.Cape