17 de out de 2013

Biomassa de microalgas produzida no NPDEAS para produção de biodiesel

Uma das atividades do NPDEAS consiste no desenvolvimento da tecnologia para cultivo de microalgas em fotobiorreatores tubulares compactos. Os estudos compreendem tanto estudos em escala laboratorial quanto a produção em larga escala de biomassa de microalgas. 

A produção de larga escala é realizada em fotobiorreatores tubulares compactos desenvolvidos e patenteados pelo NPDEAS desde 2010. Os equipamentos são compostos por tubos transparentes totalizando 3,5 km em cada unidade (Fig. 1). Trabalha-se com volumes de mais de 10 mil litros em utilizando apenas 10 metros quadrados em cada um dos reatores.

 Figura 1. Fotobiorreator Tubular Compacto em operação no NPDEAS - UFPR

Os cultivos de microalgas estão sendo realizados em processo semi-contínuo com coletas periódicas de material. Os equipamentos são robustos e a nossa tecnologia permite a operação e produção de biomassa sem a necessidade de qualquer processos químico ou físico de esterilização. Desde os primeiros cultivos não foi observado qualquer diminuição da produtividade ou interrupção dos cultivos devido a problemas como contaminação.

A formação de biofilme constantemente é relatada na literatura como sendo um problema para os cultivos em fotobiorreatores. Isso é devido ao fato de que a película formada por células nas paredes dos tubos transparentes impede a passagem de luz e, desta forma, diminui a iluminação interna afetando a produtividade. O NPDEAS resolveu este problema e nossos equipamentos apresentam a versatilidade de recuperar o biofilme dos fotobiorreatores sem a necessidade de interromper os cultivos em andamento. Assim, conseguimos operar os fotobiorreatores por longos períodos e toda o biofilme formado durante os cultivos é aproveitado aumentando em muito a produtividade geral do complexo.

Na Fig. 2 pode-se observar os reservatórios que foram utilizados para recolher o biofilme dos fotobiorreatores. Todo esse material foi processado para recuperação de biomassa através de processos de centrifugação direta, ou ainda, através do acoplamento de operações unitárias como a floculação e centrifugação.

Figura 2. Biofilme coletado dos Fotobiorreatores aguardando o processamento.

A biomassa centrifugada pode ser observada nas Fig. 3 e 4. Nela o Engenheiro de Bioprocessos Nelson Selesu (mestrando do PIPE - UFPR) retira o excesso de umidade previamente a pesagem.

Figura 3. Remoção do excesso de umidade da biomassa de microalgas.

Figura 4. Remoção do excesso de umidade da biomassa de microalgas.

Após eliminar o excesso de umidade a biomassa de microalgas é levada ao laboratório para pesagem e coleta de amostras para análise. Nas Fig. 5 e 6 pode-se observar o Biotecnólogo (mestrando do PIPE - UFPR) Bruno Miyawaki durante a pesagem da biomassa.

Figura 5. Biomassa recuperada do biofilme durante o processo de pesagem no laboratório de biotecnologia.


Figura 6. Detalhe da biomassa durante o processo de pesagem no laboratório de biotecnologia.

A coleta do biofilme dos fotobiorreatores é realizada periodicamente e contribui para o aumento da produtividade de biomassa de microalgas no NPDEAS. Essas imagens apresentadas neste documento referem-se ao biofilme coletado de 2 fotobiorreatores em operação parcial. Ao todo foram gerados 3 vezes a quantidade apresentada nas Fig. 5 e 6.

Vale ressaltar que para atingir essas produtividades o NPDEAS não fez uso de gás carbônico de origem fóssil. Nas nossas condições operacionais foi utilizado apenas o gás carbônico presente no ar atmosférico injetado no sistema graças a grande eficiência em aproveitamento de gases nos fotobiorreatores tubulares compactos.