20 de out de 2013

Acoplamento de operações unitárias na separação de biomassa de microalgas

      O NPDEAS vem trabalhando com o acoplamento de metodologias para (i) redução do tempo de processamento do material, (ii) aumentar a qualidade da biomassa e (iii) reduzir o gasto energético. Dessa forma, a microalga passa por um processo de floculação onde elimina-se 95% da água presente na amostra. O material pré-floculado pode ser submetido a dois processos distintos: filtração ou centrifugação.

FLOCULAÇÃO+FILTRAÇÃO: Após a floculação da microalga e eliminação de 95% da água presente no cultivo, o concentrado de microalgas passa por filtração em equipamento de configuração simples. A estrutura contém tecido que filtra a microalga por gravidade. O processo demora em torno de 24 horas e ao final obtém-se uma pasta com 80-90% de umidade. Sem a pré-floculação, a filtração por esse sistema seria inviável devido ao tamanho do poro permitir a passagem das microalgas. Como desvantagem temos o tempo total de processamento. Como vantagem temos o baixo consumo energético deste processo.

 Figura 1. Biomassa de microalgas cultivadas em fotobiorreatores tubulares compactos após processos acoplados de floculação e centrifugação.

FLOCULAÇÃO+CENTRIFUGAÇÃO: Após a floculação da microalga e eliminação de 95% da água presente no cultivo, o concentrado de microalgas passa por centrifugação em centrífuga de cesto contínua. Como as algas estão agregadas em partículas maiores, utiliza-se uma centrífuga simples que opera a baixas rotações e apresenta um consumo energético muito menor em comparação a centrifugas desenvolvidas para separar diretamente a microalga do meio de cultivo. Ao final da centrifugação a biomassa apresenta o teor de umidade variando de 70-80%. Como vantagem temos a rápida separação da biomassa.


Figura 2. Biólogo Diego Corrêa (Mestrando do PIPE-UFPR) preparando a biomassa de microalgas recém separada para secagem em estufa.

      Como já mencionado a eficiência energética do processo de separação depende principalmente do fornecimento de cultivos com alta densidade. Assim, os equipamentos e processos utilizados apresentam baixo consumo energético e maior velocidade de separação em comparação às operações unitárias necessárias para o processamento de cultivos diluídos. Neste sentido, os fotobiorreatores apresentam grande vantagem em comparação aos sistemas de cultivo aberto como as lagoas e tanques.
         Um exemplo disso consiste na rotina de remoção de biofilme dos fotobiorreatores. Como a concentração de células em suspensão é muito alga, neste caso, faz-se apenas a centrifugação do material utilizando uma centrífuga contínua de baixo consumo energético (3000 rpm).