Desenvolvimento de sistemas eletrônicos para operação e monitoramento de parâmetros envolvidos na produção de biomassa a partir de microalgas em fotobiorreatores

Abstract

O efeito de diferentes condições para a produção de biomassa a partir do cultivo de microalgas em um fotobiorreator com iluminação com luz de LED foi estudado nesta dissertação. Com o objetivo de avaliar a produtividade de biomassa da espécie de microalga Scenedesmus sp, foram testadas quatro condições de cultivo no fotobiorreator, a saber: cultivo sem controle do fotoperíodo (iluminação durante todo o período de cultivo); cultivo com controle do fotoperíodo por um sistema eletrônico desenvolvido (12 horas de luz e 12 horas de escuro); cultivo com monitoramento da temperatura do ambiente a 20 °C; e, finalmente, cultivo com injeção de CO2 produzido por meio de um sistema de fermentação desenvolvido. O sistema eletrônico implementado é controlado por uma placa Arduino Uno, com as seguintes principais funções programadas no microcontrolador: controlar o fotoperíodo; monitorar a temperatura; e facilitar o acesso remoto aos dados dos sensores utilizados. O cultivo de microalgas da espécie Scenedesmus sp em fotobiorreator, durante 10 dias, mostrou ter uma produtividade modesta de 10,2 mg/l.dia, com um fotoperíodo de 24 horas de luz; de 13,5 mg/l.dia, com o controle do fotoperíodo de 12 horas de luz e 12 horas de escuro; de 17,8 mg/l.dia, com o monitoramento de temperatura em um ambiente com a temperatura controlada a 20 °C e controle do fotoperíodo de 12 horas de luz e 12 horas de escuro; e, finalmente, uma produtividade dentro dos níveis normais de 36,2 mg/l.dia, com o controle do fotoperíodo de 12 horas de luz e 12 horas de escuro e com a injeção do CO2 produzido durante aproximadamente 3 dos 10 dias de cultivo

The effect of different conditions for production of biomass from the microalgae culture in a photobioreactor with LED light was studied in this dissertation. In order to evaluate the biomass productivity of the Scenedesmus sp microalgae specie, four cultivation conditions were tested in the photobioreactor: uncontrolled photoperiod cultivation (lighting during the whole growing period); cultivation with control of the photoperiod by an electronic system developed (12 hours of light and 12 hours of darkness); cultivation with ambient temperature monitoring at 20 °C; and, finally, cultivation with controlled injection of CO2 produced by means of a developed fermentation system. The electronic system implemented is controlled by an Arduino Uno board with the following main functions programmed in the microcontroller: controlling of the photoperiod; temperature monitoring; and simplification of the remote access to the data of the sensors used. The microalgae cultivation of Scenedesmus sp species in photobioreactor for 10 days showed a modest productivity of 10.2 mg/l.day, with the control of photoperiod of 24 hours of light; 13.5 mg/l.day, with the controls of the photoperiod 12 hours of light and 12 hours of dark; 17.8 mg/l.day, with monitoring of temperature in an environment with a controlled temperature at 20 °C and photoperiod 12 hours of light and 12 hours of darkness; and, finally, a productivity with normal levels 36.2 mg/l.day, with the control of photoperiod of 12 hours of light and 12 hours of darkness and with the injection of the CO2 produced during approximately 3 of the 10 days of culture.