Analysis of the cultivation parameters of the microalga Chlorella vulgaris

A produção de biocombustíveis a partir das microalgas vem se tornando promissora por ser uma fonte renovável, não poluente e por não competir com áreas de cultivo de alimentos. Devido à exaustão das fontes fósseis e à alta demanda por combustível de origem renovável e não poluente, as microalgas vêm despertando interesse nos cenários energético e ambiental. Por outro lado, existe um elevado custo no cultivo das mesmas, fazendo-se necessário estudos para desenvolvimento de novos reatores, meios de cultivos, técnicas de colheita, de extração de lipídios, transesterificação e também a implementação do conceito de biorrefinaria. Levando em conta o interesse crescente na utilização das microalgas como matéria prima na produção de biocombustíveis e a necessidade de estudos que torne o cultivo das microalgas em grande escala economicamente viável, esta pesquisa teve como objetivo determinar as melhores condições para o cultivo da microalga Chlorella vulgaris, buscando uma maior produtividade de biomassa e de lipídios. Os fatores avaliados foram: tempo de luminosidade, reciclo da biomassa após extração de lipídios e concentração de nutrientes (NaNO3, K2HPO4, KH2PO4 e glicerol) no meio de cultivo, em um arranjo ortogonal de Taguchi L8. De acordo com os resultados, identificou-se uma maior relevância, para a produtividade de biomassa, a utilização de glicerol e luminosidade (12 h), seguido do NaNO3 em alta concentração. A utilização de biomassa extraída mostrou-se inviável para o processo de cultivo, e a utilização de K2HPO4, KH2PO4 foram pouco influentes, porém essenciais. Paralelamente foi avaliado a viabilidade em se utilizar o efluente da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) da Escola de Engenharia de Lorena (EEL-USP) como meio de cultivo em um reator de PVC, construído para cultivo heterotrófico, no qual obteve-se uma alta produtividade de biomassa (0,20 g.L-1.d-1) e de lipídios (83,35 mg.L-1.d-1), se comparados a outros processos.The production of biofuels from microalgae has become promising because it is a renewable, non-polluting source and because it does not compete with food growing areas. Due to the exhaustion of fossil fuel sources and the high demand of fuel from renewable and non-polluting origin, microalgae have been attracting interest in the energy and environmental scenarios. On the other hand, there is a high cost to cultivate microalgae, making necessary studies for the development of new reactors, culture media, harvesting techniques, lipid extraction, transesterification and also the implementation of the biorefinery concept. Taking the growing interest in the use of microalgae as a raw material in the production of biofuels and the need of studies to make large-scale microalgae cultivation economically viable, this research aimed to determination of the best conditions for the cultivation of microalga Chlorella vulgaris, seeking a higher productivity of biomass and lipids. The factors evaluated were: time of luminosity, biomass recycling after lipid extraction and nutrient concentration (NaNO3, K2HPO4, KH2PO4 and glycerol) in the culture medium using a orthogonal arrangement of Taguchi L8. According to the results, a greater relevance was identified for biomass productivity, the use of glycerol and luminosity (12 h), followed by NaNO3 in high concentration. The use of extracted biomass proved to be impractical for the process, and the use of K2HPO4, KH2PO4 was weak but essential. In parallel, the feasibility of using the effluent of the Effluent Treatment Plant (ETP) on Escola de Engenharia de Lorena (EEL-USP) as a culture medium for a PVC reactor, built for heterotrophic cultivation. It was obtained higger productivity of biomass (0.20 g.L-1.d-1) and lipids (83.35 mg.L-1.d-1) from it, if you compare to others process