Sistemas sustentáveis de cultivo de Chlorella vulgaris a partir de efluentes de aquicultura

Abstract

A busca por estratégias destinadas ao reaproveitamento de nutrientes gerados por efluentes de água de aquicultura tem crescido, como também estudos para sua utilização em cultivos de microalgas que possuem alto potencial de absorção desses nutrientes. Dentre as opções de aquicultura, existem poucos trabalhos com águas de piscicultura e ranicultura para produção de microalgas. Assim, a integração do meio de cultura e da diluição dessas águas de aquicultura para o cultivo de Chlorella vulgaris em fotobioreatores foi o aspecto a ser considerado no presente estudo. As condições para o ensaio foram os meios Illman, águas residuárias de piscicultura de baixa densidade (APBD), águas residuárias de piscicultura de alta densidade (APAD) e águas residuárias de ranicultura (AR), concentrando-os a 5, 20, 35 e 50 %; no esquema fatorial 4 x 4, ou seja água de aquicultura com as diferentes concentrações, em triplicata para reduzir erros sistemáticos e garantir reprodutibilidade ao estudo. Foram monitorados parâmetros que influenciam o cultivo das microalgas (pH, amônia, turbidez e clorofila) e analisados parâmetros de desempenho do cultivo (biomassa seca, lipídeos, carboidratos, proteínas e cinzas). Foi verificado que o efluente de aquicultura diluído é uma via eficiente para o cultivo mixotrófico de C. vulgaris em fotobioreatores. O cultivo de microalga em APBD otimizou a produção de proteínas na concentração de 50 %, viabilizando a fabricação de alimentos funcionais e rações para animais. A AR na concentração de 5%, é um meio, com boa potencialidade de produção de hidratos de carbono, substratos de industrialização de bioetanol, biogás e bioprodutos de valor agregado. APAD a 5 % e AR a 20 % maximizaram produção de biomassa seca, 0,35 e 0,40 mg/l, respectivamente. Os maiores teores de lipídeos totais (29,50 e 26,10 %, respectivamente) foram obtidos nos meios Illman a 35 % e APBD a 5 %. A melhor opção de substrato alternativo à produção de material graxo para a produção de biodiesel de terceira geração seria APAD. Assim, foi comprovado que a diluição, em conjunto com o meio de cultivo, pode reduzir tanto a toxicidade como a turbidez do efluente, assegurando, ao mesmo tempo, tanto a exequibilidade como a viabilidade do efluente de aquicultura como um meio alternativo para maximizar a produção de biomassa coletável e, consequentemente, de lipídeos, proteínas e clorofilas, para potencialmente produzir biocombustíveis de terceira geração, rações e produtos químicos finos.

The search for strategies aimed at recycling nutrients generated from aquaculture water effluent has been growing, as well as studies with cultivation of microalgae which have high absorption potential of these nutrients. Among aquaculture options, there are few studies that use fish and ranch waters for the production of microalgae. The concept of integration of the culture medium and the dilution these aquaculture waters for the culture of Chlorella vulgaris in photoreactors is, therefore, the scientific point of this study. The conditions for the test were: the mediums Illman, Residual waters from low-density fish farming (APBD), Residual waters from high-density fish farming (APAD) and Residual waters from ranching (AR), concentrating them at 5, 20, 35 and 50 %; in the 4 x 4 factorial scheme, i.e., aquaculture water and concentrations in triplicate, to reduce systematic errors and ensure reproducibility of the study. Parameters that influence the cultivation of microalgae (pH, ammonia, turbidity and chlorophylls) were monitored and parameters of microalgae culture (dry biomass, lipids, carbohydrates, proteins and ashes) were determined. The cultivation of microalgae in APBD optimized the production of proteins at a concentration of 50% enabling the manufacture of functional foods and animal feed. The AR at a concentration of 5%, is a medium with good potential for the production of carbohydrates, substrates for bioethanol industrialization, biogas and value-added bioproducts. APAD at 5% and AR at 20% maximized dry biomass production, 0,35 and 0,40 mg/l, respectively. The highest levels of total lipids (29.50 and 26.10%, respectively) were obtained in Illman media at 35% an APBD at 5%. The best alternative substrate option to the production of fatty material for the production of third generation biodiesel would be APAD. Thus, it has been proven that dilution, together with the culture medium, can reduce both toxicity and turbidity of the effluent, while ensuring both the feasibility and viability of the aquaculture effluent as an alternative means to maximize the production of collectable biomass and, consequently, of lipids, proteins and chlorophylls, to potentially produce third generation biofuels, feed and fine chemicals.