Método de Taguchi aplicado ao cultivo de Chlorella vulgaris em fotobiorreator Raceway

Abstract

Com a intensificação do aquecimento global nas últimas décadas e o aumento conjunto da população mundial e da geração de resíduos orgânicos, a comunidade científica vem buscando desenvolver tecnologias capazes de reduzir a dependência de combustíveis fósseis, aumentar a captura de CO2 atmosférico e auxiliar no tratamento de efluentes. As microalgas são seres unicelulares fotossintetizantes, que podem contribuir para solucionar cada uma destas questões ambientais, servindo como catalisadores no processo de tratamento de esgoto sanitário e, ao mesmo tempo, como matéria-prima para a produção de biocombustíveis de 3ª e 4ª geração. Como esses biocombustíveis não são competitivos no mercado atual, este trabalho teve como objetivo aplicar o Método de Taguchi no planejamento experimental do cultivo da microalga Chlorella Vulgaris em fotobiorreator Raceway utilizando o efluente gerado no tratamento de esgoto da USP, câmpus de Lorena-SP, como fonte de nutrientes, visando identificar a combinação ótima de variáveis controladas para concentração de lipídeos e de produção de biomassa para a geração de biocombustíveis, bem como a eficácia desta microalga na remoção da DQO do efluente. Os ensaios conduzidos até o momento indicam que a condição ótima de produção de biomassa deve possuir maior luminosidade, uma fonte de carbono, menor proporção de efluente de ETE e nível mais baixo da lâmina de cultivo e que há tendência de aumento do valor de Demanda Química de Oxigênio (DQO) nos cultivos em que ocorre maior crescimento celular. Os resultados obtidos nas condições experimentais aplicadas até o momento não permitem inferir conclusões acerca do acúmulo de lipídeos, sendo necessária a execução das demais condições de cultivo para a obtenção de dados consistentes e conclusivos.

With the intensification of global warming in recent decades and the simultaneous increase in the world population and organic waste generation, the scientific community has been striving to develop technologies capable of reducing reliance on fossil fuels, increasing atmospheric CO2 capture, and aiding in effluent treatment. Microalgae are unicellular photosynthetic organisms that can contribute to addressing each of these environmental issues, serving as catalysts in the process of sanitary sewage treatment and simultaneously as raw material for the production of 3rd and 4th generation biofuels. As these biofuels are not competitive in the current market, this study aimed to apply the Taguchi Method in the experimental planning of the cultivation of Chlorella Vulgaris microalgae in a Raceway photobioreactor using the effluent generated in the sewage treatment at USP Lorena campus as a source of nutrients. The goal was to identify the optimal combination of controlled variables for lipid concentration and biomass production for the generation of biofuels, as well as the efficacy of this microalgae in removing COD from the effluent. So far, the tests carried out indicate that the optimal condition for biomass production must have greater luminosity, presence of a carbon source, lower effluent content and lower level of the cultivation layer and that there is a tendency for the COD value to increase in crops in which greater cell growth occurs. The results obtained under the experimental conditions applied so far do not allow conclusions to be drawn about the accumulation of lipids, making it necessary to carry out other cultivation conditions to obtain consistent and conclusive data