Cultivo de Chlorella sp. em fotobiorreator suplementado com gás de incineração de resíduos sólidos perigosos e avaliação de seqüestro de dióxido de carbono para produção de biomassa

Abstract

O seqüestro de gases causadores de aquecimento global tem sido pauta de inúmeros projetos em que organismos fotossintetizantes absorvem dióxido de carbono e transformam-no em biomassa. Microalgas possuem aparato fotossintético para desempenhar este seqüestro. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de Chlorella sp. no seqüestro de emissões atmosféricas originadas em incinerador de resíduos. O gás de incineração foi tratado em sistema composto por resfriador, ciclone, lavador Venturi e um removedor de névoas. Os efluentes lançados não ultrapassaram os limites permitidos pela Resolução CONAMA 316 de 2002 na maior parte do tempo. Em três fotobiorreatores as microalgas foram cultivadas com gás de incineração e em outros três com CO 2 puro, para avaliar a diferença dos tratamentos. O seqüestro de CO 2 foi mensurado por meio da quantificação de biomassa. Curvas de crescimento foram elaboradas por meio da quantificação da biomassa, contagem de células, clorofila-a, clorofila-b e clorofila-a+b. Os resultados obtidos para biomassa em g L -1 foram 0,4307 ± 0,07 para tratamento na presença do gás de incineração e 0,4889 ± 0,09 para CO 2 puro. O seqüestro de dióxido de carbono foi (0,8971 ± 0,16) g L -1 e (0,7904 ± 0,12) g L -1 para cultivos com CO 2 puro e de incineração, respectivamente. A taxa de crescimento obtida foi de (0,0918 ± 0,001) d -1 e (0,0982 ± 0,003) d -1 para CO 2 do resíduo e puro, respectivamente. A contagem de células remete a valores da ordem de (7,9 × 10 6 e 9,8 × 10 6 ) células mL -1 , para cultivos com CO 2 de incineração e puro, respectivamente. Para clorofila-a o cultivo com CO 2 de incineração registraram valores de (2,3 × 10 -4 e 5,9 × 10 -5 ) pg célula -1 , enquanto para CO 2 puro os valores variaram entre (2,6 e 1,2) × 10 -4 pg célula -1 . Resultados de (8,57 e 9,26) × 10 -5 pg célula -1 foram encontrados para clorofila-b em cultivo com CO 2 de resíduo e puro, respectivamente. Para clorofila-a+b os resultados foram (2,44 e 2,78) × 10 -4 pg célula -1 para tratamento com CO 2 de resíduo e puro, respectivamente. Os dados foram avaliados ao nível de 5 % de probabilidade e não houve diferença estatística entre os tratamentos para nenhuma análise. Desta maneira, as microalgas cultivadas com gás de incineração mostraram ser resistentes e apresentaram crescimento similar aos cultivos com CO 2 puro. Adicionalmente avaliou-se a produção de lipídeos pelo cultivo. Foi feita uma comparação entre o teor de lipídeos no inóculo cultivado em meio Watanabe e os cultivos do experimento, cultivados em meio Watanabe com baixo teor de nitrogênio. O inóculo apresentou teor de lipídeo de 16,17 %. Os resultados para o meio com baixo teor de nitrogênio foram (16,60 ± 2,85) % e (18,07 ± 0,67) % para gás de incineração e CO 2 puro, respectivamente. Estatisticamente, ao nível de 5 % de probabilidade, os tratamentos não diferiram entre si. Desta forma, este estudo pode fornecer subsídio à construção de fotobiorreatores em escala plena para o seqüestro de emissões de incineradores industriais. Adicionalmente o uso de microalgas para produção de biocombustíveis pode ser mais uma alternativa lucrativa ao empreendimento.

The sequestration of gases that cause global warming has been discussed in various projects in which photosynthetic organisms absorb carbon dioxide and transform it into biomass. Microalgae have photosynthetic apparatus to carry out this sequestration. The aim of this study was to evaluate the potential of Chlorella sp. the sequestration of atmospheric emissions originating from waste incinerator. The incineration gas was treated in a system composed of cooler, cyclone, venturi scrubber and a haze remover. The effluents did not exceed the limits allowed by CONAMA Resolution 316 of 2002 most of the time. In three photobioreactors microalgae were grown with gas incineration and other three with pure CO 2 to evaluate the difference in the treatments. The sequestration of CO 2 was measured by biomass. Growth curves were prepared by quantifying the biomass, cell counts, chlorophyll-a, chlorophyll-b and chlorophyll-a+b. The results obtained for biomass in g L -1 were 0,07 ± 0,4307 for treatment of gas combustion and 0,4889 ± 0,09 for pure CO 2 . The sequestration of carbon dioxide was (0,8971 ± 0,16) g L -1 and (0,7904 ± 0,12) g L -1 for cultures with pure CO 2 gas and incineration, respectively. The growth rate achieved was (0,0918 ± 0,001) d -1 and (0,0982 ± 0,003) d -1 for the residue and pure CO 2 , respectively. Cell counts refer to values of around (7,9 × 10 6 and 9,8 × 10 6 ) cells mL -1 for cultures with incineration and pure CO 2 , respectively. For chlorophyll-a growing CO 2 incineration reported values of (2,3 × 10 -4 and 5,9 × 10 -5 ) pg cell -1 , while for the culture with pure CO 2 values ranged from (2,6 and 1,2) × 10 -4 pg cell -1 . Results of (8,57 and 9,26) × 10 -5 pg cell -1 were found for chlorophyll-b in culture with incineration CO 2 and pure respectively. For chlorophyll-a+b the results were (2,44 and 2,78) × 10 -4 pg cell -1 for treatment of waste CO 2 and pure, respectively. The data were evaluated at 5 % probability and there was no statistical difference between treatments for any analysis. Thus, microalgae grown with gas incineration proved to be resilient and showed growth similar to cultures with pure CO 2 . Additionally the lipid production by cultivation was evaluated. A comparison was made between the lipid content in the inoculum grown in medium Watanabe and cultures of the experiment, cultured in medium Watanabe with low nitrogen. The inoculum had a lipid content of 16,17 %. The results for the medium with low nitrogen were (16,60 ± 2,85) % and (18,07 ± 0,67) % for gas combustion and pure CO 2 , respectively. Statistically, at 5 % level of probability, the treatments did not differ. Thus, this study may provide a subsidy to build full-scale photobioreactors to sequester emissions of industrial incinerators. Additionally the use of microalgae for biofuel production could be a lucrative alternative to the enterprise.