Estudo do processo de cultivo da microalga chlorella minutíssima e caracterização termoquímica de sua biomassa para aplicação em gaseificação

Carregando...
Imagem de Miniatura

Data

2018-08-31

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

O interesse na diversificação da matriz energética por meio de fontes de energias renováveis tem promovido mudanças no âmbito nacional e internacional, em setores acadêmicos, industriais, sociais e governamentais com foco no desenvolvimento de processos biotecnológicos baseados nos três pilares da sustentabilidade: ambiental, social e econômico. Frente a esse contexto, as microalgas são consideradas uma fonte promissora alternativa para a produção de biocombustíveis por apresentarem alta taxa de crescimento e de concentração de lipídeos. O presente trabalho realizou um estudo do processo de cultivo da microalga marinha Chlorella minutíssima por meio da ferramenta DOE – Design of Experiments para maximização da sua concentração microalgal e do teor lipídico simultaneamente, além de sua caracterização termoquímica para aplicação no processo de gaseificação. O cultivo ocorreu em fotobiorreator tubular descontínuo do tipo coluna de bolhas seguindo o arranjo ortogonal L8 de Taguchi, e as variáveis de processo foram fluxo de CO2 na alimentação, concentração de nitrato, concentração de fosfato, suplementação, temperatura e salinidade. A investigação demonstrou que a concentração de nitrato e fosfato, o fluxo de gás carbônico, a suplementação do meio e a temperatura são fatores influentes na concentração microalgal e no teor lipídico, sendo a melhor configuração para maximização conjunta, utilizando-se a função desirability, com o nitrato operando em nível alto e os demais fatores em nível baixo. A análise elementar forneceu teores condizentes com alguns relatos da literatura, a termogravimetria auxiliou na identificação das faixas de temperatura com maior taxa de decomposição (300 °C a 400 °C), e o poder calorífico superior da biomassa encontrado se demonstrou atrativo para a produção de syngas quando comparado ao de materiais como casca de arroz e lascas de eucalipto já empregados na gaseificação em maior escala. Dessa forma, a metodologia empregada e os resultados apresentados neste trabalho podem auxiliar na busca da viabilização econômica do cultivo, em grande escala, da microalga marinha Chlorella minutíssima para produção de biocombustível pelo processo de gaseificação.
The interest in diversifying the energy matrix through renewable energy sources has promoted changes at the national and international levels in academic, industrial, social and governmental sectors, focused on the development of biotechnological processes based on the three pillars of sustainability: environmental, social and economic. In this context, microalgae are considered a strong promising alternative source for the production of biofuels due to their high rate of growth and lipid concentration. The present work carried out a study of the cultivation process of the marine microalgae Chlorella minutíssima using DOE – Design of Experiments to maximize the cell growth and the lipid content simultaneously, besides its thermochemical characterization for application in the gasification process. Cultivation occurred in a discontinuous-tubular photobioreactor, bubble-column type, following Taguchi L8 Orthogonal Array design, and the process variables were: CO2 feed flow rate, nitrate concentration, phosphate concentration, supplementation (metals and vitamins), temperature and salinity. Results showed that the nitrate and phosphate concentration, CO2 feed flow, supplements and temperature are influential factors in the cell growth and lipid content, and the best configuration presenting good results for simultaneous maximization, using desirability, was nitrate operating at high level and the other factors at low level. Ultimate analysis provided levels consistent with some reports in the literature. Thermogravimetric analysis identified the temperature ranges with the highest decomposition rate (300 °C to 400 °C). The higher heating value of the biomass found was attractive for the production of syngas when compared to raw materials such as rice husk and eucalyptus chips already used in the larger scale gasification. In face of, the methodology employed and the results presented in this work can be useful in seeking economic feasibility of the large-scale cultivation of Chlorella minutíssima for the production of biofuels by the gasification process.

Descrição

Palavras-chave

Planejamento de Experimentos, DOE, Taguchi, Otimização com Múltiplas Respostas, Desirability, Microalgas, Chlorella minutíssima, Gaseificação, Design of Experiments, Multiresponse Optimization, Gasification

Como citar