Estudo das variáveis de reatores (raceway e vertical agitado) para produção de Spirulina platensis

Abstract

O soro de queijo é um resíduo da indústria de laticínios altamente poluente, devido à elevada carga orgânica, medida pela DQO (Demanda Química de Oxigênio). É um resíduo que precisa ser tratado para uma posterior disposição no meio ambiente. A Spirulina platensis é capaz de diminuir a DQO do soro de queijo e produzir biomassa de alto valor agregado, além de outros subprodutos como clorofila, carotenoides e lipídios. A Spirulina platensis além da fonte de nutrientes, precisa de fatores físicos, como agitação, temperatura, luminosidade, tipo de reator (aberto ou fechado), para seu melhor crescimento. O objetivo deste trabalho foi analisar o crescimento da Spirulina platensis em diferentes reatores e condições de processo.Trabalhou-se com três tipos de reatores, frascos Erlenmeyer, “raceway” e verticais agitados, com diferentes tipos de iluminação (fluorescente, incandescente, LED tubular e LED fitas), intensidade de luz (alta e baixa), cores de luz (branca, azul, verde e vermelha), três velocidades de agitação (35, 78 e 114 rpm), assim como 2 tipos de agitadores (Rushton e hélice), stress de luz e diferentes áreas incididas (dimensões do reator). Determinou-se, o crescimento por meio da DO (densidade óptica) (560, 590 e 670 nm) e massa seca nos ensaios com solução padrão Schlösser. Nos ensaios com soro de queijo e com pré-tratamento, foi determinada a DQO ao longo do processo. Os resultados mostraram que os três comprimentos de onda representam o comportamento do crescimento da microalga, porém o resultado com maior absorção situa-se em 590 nm comprovado estatisticamente com o teste de ANOVA. Foi observado haver maior crescimento em solução padrão do que em soro de queijo em base na DO e quantidade de biomassa seca. Verificou-se que a cor de luz não influência a remoção da DQO, no entanto, apresenta influência no crescimento da microalga. O reator “raceway” em batelada alimentada apresenta bons resultados de remoção da DQO, enquanto para produção de biomassa algal, recomenda-se um processo em batelada comum. Foi possível observar crescimento de biomassa algal no soro de queijo, representando uma boa alternativa para o tratamento e remoção da DQO com a microalga Spirulina platensis.

Whey is a highly polluting waste of dairy industry, due to its highest organic load, measured by COD (Chemical Oxygen Demand). It is a waste that needs to be treated for a correct disposal in the environment, according to Brazilian standards. Microalgae Spirulina platensis is able to reduce organic load from whey and produce high value-added biomass, and others by-products such as chlorophyll, carotenoids and lipids. The microalgae need a source of nutrients and physical factors, such as agitation, temperature, luminosity, type of reactor (open or closed), for their better growth. The objective of this work was analyzing microalgae growth conditions. It worked with three types of reactors, Erlenmeyer flasks, raceway and vertical agitated, with different types of lighting (fluorescent, tubular LED and LED strips), light intensity (high and low), color light (blue, green, red and white), three speeds (35, 78 and 114 rpm), two kinds of geometry agitators (Rushton and propeller), light stress and different illuminated areas (reactor dimensions) analyzing the growth process by optical density (OD) (560, 590 and 670 nm) and dry biomass in tests with Schlösser standard medium. In tests with whey and whey pretreated, it was analyzed OD, dry biomass and COD throughout the process. The results shown that the three wavelengths represent microalgae growth behavior, and the result with highest light absorption was 590 nm, statistically proved by ANOVA test. The growth in standard solution is better than the observed in whey, in terms of DO and quantity of dry biomass. It was possible to correlate OD and dry biomass. It was observed that high luminosity produced photo-inhibition in the microalgae growth. It has been observed that color light source had no influence on COD removal; however, influenced the microalgae growth. Raceway reactor on feed batch process showed best results in the COD removal, while for algae biomass production it is recommended a common batch process. Thus, it can be observed that whey treatment with Spirulina platensis represents a good alternative for COD reduction.