22 de out de 2013

Produção comercial de biomassa de microalgas e os problemas com contaminação

QUESTÕES COMERCIAIS

          A questão de produção comercial consiste principalmente em capital inicial de investimento. Partindo-se de um cenário de produção de biomassa de microalgas a partir de vários fotobiorreatores, a escala de produção admite a utilização de equipamentos mais eficientes para realização da separação da biomassa e processamento sequencial. O acoplamento de operações unitárias, conforme vem sendo realizado no NPDEAS, permitirá a seleção de equipamentos com menor valor de capital, menor consumo energético e menor custo de manutenção.
          
          Hoje, produzir biodiesel de soja apenas não viabiliza a produção do biocombustível. Quando consideramos toda a cadeia produtiva da soja percebemos que é possível obter lucro com a comercialização do biodiesel de soja em complementação à produção de farelo. Para as microalgas a realidade é a mesma. Somente o biodiesel de microalgas não vai sustentar um empreendimento como esse. Contudo, vale ressaltar, que o biodiesel será a menor fonte de renda para a cadeia produtiva das microalgas. A biomassa apresenta grandes possibilidades de aplicações na indústria. Alguns exemplos são a comercialização de suplementos alimentares a base de Chlorella e Spirulina  (U.S.$ 10 - 50/kg), B-caroteno (U.S.$ 320 - 3200/kg), ficobiliproteínas (U.S. 16/mg), astaxantina (U.S.$ 10.000/kg), óleo rico em ácido docosahexaenóico (U.S.$ 60/g), entre outros. Desta forma, devemos explorar toda a potencialidade fornecida pela biomassa de microalgas. Além disso, outro ponto muito importante a respeito dos biocombustíveis é o custo do petróleo. Sempre que a cotação do barril estiver baixa, as vantagens econômicas dos combustíveis renováveis diminui.

PROBLEMAS COM CONTAMINAÇÃO

            Contaminação aparente é um conceito utilizado pelo NPDEAS e se refere a presença de outro organismo vivo, diferente da microalga em cultivo, que promova diminuição da produção de biomassa por competição direta ou indireta. Ainda pode ser aplicado para a presença de predadores que se alimentem das microalgas e, assim, promovam a quebra do cultivo. Nos inícios dos estudos trabalhávamos com processos de esterilização por luz ultravioleta, filtração da água utilizada nos cultivos e esterilização com substâncias cáusticas ou cloradas com o objetivo de manter a sanidade dos experimentos e diminuir a contaminação. Nossos resultados mostraram que todos esses processos para esterilização não resultaram em aumento de produtividade em comparação aos cultivos realizados sem esses procedimentos. Assim, percebemos que o principal cuidado para que os cultivos tenham ótimo desempenho consiste na produção de inóculo concentrado e com células viáveis. O inóculo é a denominação atribuída a uma suspensão de micro-organismos em condições adequadas para iniciar o cultivo. Realizamos experimentos com mais de 100 dias de cultivo ininterrupto nos fotobiorreatores sem o aparecimento de contaminações ou quebras de cultivo.
            Na nossa experiência ficaram claras as vantagens do trabalho com fotobiorreatores. Os cultivos apresentam velocidades de crescimento maiores em comparação aos sistemas abertos. Isso aumenta a eficiência do sistema em produção de biomassa. Além disso, o material final, por apresentar maior concentração celular, facilita os processos de separação que: (i) consomem menos tempo, (ii) consomem menos energia, (iii) necessitam de equipamentos de menor porte, menor custo e menor manutenção. Devido a compactação, o sistema utiliza melhor o espaço disponível que, ao contrário dos sistemas abertos, não precisa de grandes áreas inundadas. 

OUTRAS APLICAÇÕES PARA O FOTOBIORREATOR DO NPDEAS

TRATAMENTO DE EMISSÕES: Devido a alta eficiência em aproveitamento do CO2 do ar atmosférico, os fotobiorreatores desenvolvidos pelo NPDEAS são uma alternativa para redução de emissão de gás carbônico de emissões industriais. Para cada quilograma de biomassa de microalgas são necessários aproximadamente 1,8 quilogramas de CO2. Desta forma, graças a configuração compacta do sistema, podemos acoplar o equipamento à unidades emissoras de gases como por exemplo termoelétricas, indústria de cimento e usinas de álcool, reduzindo a emissão de gases do efeito estufa e, concomitantemente, produzindo biomassa de alto valor agregado.


TRATAMENTO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS: Os nutrientes presentes no meio de cultivo de microalgas em maiores quantidades são o nitrogênio e o fósforo. Esses elementos químicos são os maiores componentes de resíduos como efluentes de sistemas de produção de proteína animal (suinocultura, bovinocultura, etc.) e apresentam-se como grande passivo ambiental para os sistemas produtivos. Hoje, grande parte do material é descartado inadequadamente e contribui para a poluição de lagos, rios e córregos, acarretando em eutrofização e diminuição da qualidade da água. O NPDEAS vêm utilizando com sucesso resíduos da agroindústria, tratando os resíduos com eficiências de 50-99% e reduzindo o custo de produção da biomassa de microalgas.

OPORTUNIDADES PARA MESTRADO E DOUTORADO: Um dos grandes produtos do NPDEAS para o Mercado é a formação de mão de obra especializada. Desta forma, o NPDEAS possui professores vinculados a diversos programas de Pós-Graduação na UFPR e pode ser uma oportunidade para aperfeiçoamento profissional. Os programas são:
·          Pós-Graduação em Engenharia Química (http://www.ppgeq.ufpr.br),
·          Pós-Graduação em Ciências - Bioquímica (http://bioquimica.bio.ufpr.br),
·          Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais (http://www.pipe.ufpr.br),
·          Pós-Graduação em Engenharia Mecânica (http://www.pgmec.ufpr.br)

FINANCIAMENTO DE PESQUISAS: O grupo de pesquisa apresenta forte ligação com o setor produtivo e está aberto para financiamentos de pesquisas através de contratos de prestação de serviços assinados com a Universidade Federal do Paraná.