Cultivo e extração de óleo das microalqas Scenedesmus sp. E Spirulina sp. para a síntese de ésteres visando à produção de biodiesel

Abstract

Resumo: Dentro de um segmento mundial pela busca por fontes renováveis de energia, os biocombustíveis surgem como uma alternativa viável aos combustíveis de origem fóssil, sendo o biodiesel um sucessor promissor ao diesel. A busca por novas matérias-primas para a produção de biodiesel tem obtido elevado destaque durante os últimos anos, sendo as microalgas consideradas potencialmente úteis para esse processo. Esses microorganismos fotossintéticos utilizam energia solar associada com água e gás carbônico para produzir biomassa, capaz de ser transformada em energias disponíveis, como na forma de biodiesel. Desta forma, o trabalho teve como objetivo estudar o cultivo de microalgas dos gêneros Scenedesmus sp. e Spirulina sp., a extração do óleo desta biomassa e a produção de ésteres etílicos e metílicos, visando à produção de biodiesel, pela reação in situ da biomassa e pela reação de transesterificação/esterificação ácida do óleo. A partir dos resultados obtidos com a extração, observou-se que as características dos solventes podem favorecer a extração de um ou outro componente da biomassa. O perfil de ácidos graxos do óleo da microalga Scendesmus sp apresentou uma maior proporção de ácidos graxos de cadeia longa do que a microalga Spirulina sp, sendo que o óleo obtidos para as duas microalgas apresentaram alta acidez, de 4,9 para a Scendesmus sp. e 14,3 Spirulina sp. Na produção de ésteres, tanto para a microalga Scenedesmus sp. como para a Spirulina sp, as análises de variância fatorial revelaram que houve interação entre os quatro fatores (p<0,05): temperatura, tempo, álcool e solvente. As interações que levaram, em média, aos rendimentos mais altos para a microalga Scenedesmus sp. foram: etanol e clorofórmio (T=60 °C); metanol e clorofórmio (T=60 °C); etanol e hexano (T=60 e 90 °C). Já as reações com a Spirulina sp. as interações que levaram, em média, aos rendimentos mais altos. foram: etanol e clorofórmio (T=60 °C) e etanol e hexano (T=45 °C). Houve uma grande diferença nas reações de transesterificação/esterificação in situ entre as duas microalgas analisadas, possivelmente devido às diferenças na estrutura celular das microalgas. Nas reações de transesterificação/esterificação ácida do óleo de microalga obteve-se um rendimento teórico de ésteres de 10 a 15 vezes menor quando comparado com a reação in situ. A reação in situ apresentou-se mais vantajosa devido a redução de custos relacionados ao tempo de reação e ao uso de solventes quando comparada ao processo de extração e/ou purificação do óleo, sendo evidenciados na reação in situ elevados rendimentos em ésteres

Abstract: Within a global segment by search for renewable energy, biofuels emerged as a viable alternative to fossil fuels, biodiesel is a promising successor to diesel. The search for new raw materials for biodiesel production has gained high profile in recent years, the microalgae are considered potentially useful for this process. These photosynthetic microorganisms use solar energy associated with water and carbon dioxide to produce biomass that can be transformed into available energy, such as biodiesel. Thus, the thesis aimed to study the cultivation of microalgae of the genus Scenedesmus sp. and Spirulina sp., the oil extraction and the production of methylic and ethylic esters seeking at biodiesel production, by in situ reaction and by acid transesterification/esterification reaction of oil. From the results obtained with the extraction, it was observed that the solvent features may favor one or another biomass component. The fatty acid of oil profile from microalgae Scenedesmus sp. showed higher proportion of long chain fatty acid than the microalgae Spirulina sp., both with high acidity, 4,9 from Scenedemus sp. and 14,3 from Spirulina sp. In the production of esters for both the microalgae Scenedesmus sp. as for Spirulina sp., factorial analyzes of variance, revealed that there was an interaction between the four factors (p<0.05): temperature, time, alcohol and solvent. The interactions that led on average to higher incomes for microalgae Scenedesmus sp. were chloroform and ethanol (T=60 °C), methanol and chloroform (T=60 °C) and ethanol and hexane (T=60 and 90 °C). The reactions with Spirulina sp., interactions that led, on average, at higher yields were chloroform and ethanol (T=60 °C) and ethanol and hexane (T=45 °C). There was difference in transesterification/esterification reactions in situ between the two microalgae examined, possibly due to differences in the cellular structure of microalgae. In acid transesterification/esterification reactions of microalgae oil was obtained a theoretical yield of ester 10 to 15 times lower when compared with the reaction in situ.esters in high yields