Produção de biomassa algácea em vinhaça biodigerida visando à produção de ésteres etílicos por reação in situ

Abstract

RESUMO: O presente trabalho teve por objetivo cultivar a microalga Chlorella vulgaris em meio sintético e com vinhaça biodigerida, efluente da indústria sucroalcooleira, para a produção de ésteres alquílicos por meio da transesterificação in situ. A produção de microalga com meio sintético foi avaliada considerando diferentes relações entre N:P, sendo a melhor produção final de biomassa, 736,0 mg L-1, obtida com uma proporção de 12:1, com um teor médio de lipídeos totais de 24,8%. A condição que permitiu o maior teor de lipídeos tinha como característica a restrição de fósforo no meio, resultando em 36,2%. As características da vinhaça biodigerida permitem a sua utilização na produção de biomassa, pois a mesma apresenta elevadas concentrações de nitrogênio, fósforo, potássio, cloretos e sólidos suspensos. As maiores produções de biomassa utilizando a vinhaça biodigerida foram de 912 mg L-1, utilizando 25,0% de vinhaça biodigerida como fonte de nutrientes, que resultaram em um teor de lipídeos totais de 16,3%. Entretanto, a utilização da vinhaça biodigerida como fonte de nutrientes para o crescimento da microalga Chlorella vulgaris é dependente das características físico-químicas. Como a vinhaça biodigerida pode possuir elevados níveis de sólidos suspensos, cor e nutrientes, a produção da biomassa pode ser afetada, bem como a composição química. Utilizando 30% de vinhaça biodigerida com valores maiores das características físico-químicas resultaram em uma composição química diferente da biomassa produzida. A biomassa teve um teor médio de lipídeos totais de 11,0%, de proteína 10,9%, de carboidratos 70,5% e de cinzas 8,24%. Demonstrando assim que as características da vinhaça biodigerida interferem na composição química da mesma, pois as condições nutricionais e de luminosidade vão ter interferência desta, o que afetara as condições de crescimento da microalga. A avaliação da transesterificação in situ para a produção de ésteres etílicos utilizando biomassa colhida com 2 mg de surfactante brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB), alcançou uma conversão máxima de 128,4 mgéster:gbiomassa seca com o tempo de 180 minutos, temperatura de 90 °C. Enquanto que sem o uso do CTAB foram obtidos 85,2 mgéster:gbiomassa seca após 120 minutos de reação. Os resultados obtidos com a transesterificação in situ foram significativos para à reação com temperatura de 90 °C, demonstrado que o uso do surfactante é uma estratégia interessante para a economia de recursos e tempo

ABSTRACT: The present work aimed to cultivate the microalgae Chlorella vulgaris in synthetic medium and with biodigested vinasse, effluent from the sugar and alcohol industry, for the production of alkyl esters through in situ transesterification. The production of microalgae with synthetic medium was evaluated considering different relationships between N:P, with the best final biomass production being 736.0 mg L-1, obtained with a 12:1 ratio, with an average total lipid content of 24.8%. The condition that allowed the highest lipid content was characterized by the restriction of phosphorus in the medium, resulting in 36.2%. The characteristics of biodigested vinasse allow its use in the production of biomass, as it has high concentrations of nitrogen, phosphorus, potassium, chlorides and suspended solids. The highest biomass production using biodigested vinasse was 912.0 mg L-1, using 25.0% biodigested vinasse as a source of nutrients, which resulted in a total lipid content of 16.3%. However, the use of biodigested vinasse as a source of nutrients for the growth of the microalgae Chlorella vulgaris is dependent on the physicochemical characteristics. As biodigested vinasse can have high levels of suspended solids, color and nutrients, the production of biomass can be affected, as well as the chemical composition. Using 30% biodigested vinasse with higher values of physical and chemical characteristics resulted in a different chemical composition from the biomass produced. Biomass had an average total lipid content of 11.0%, protein 10.9%, carbohydrates 70.5% and ash 8.2%. Thus demonstrating that the characteristics of biodigested vinasse interfere in its chemical composition, as the nutritional and luminosity conditions will have its interference, which will affect the microalgae growth conditions. The evaluation of in situ transesterification for the production of ethyl esters using biomass harvested with 2 mg of cetyltrimethylammonium bromide surfactant (CTAB), reached a maximum conversion of 128.4 mgester: gdry biomass with the time of 180 minutes, temperature 90 °C. While without the use of CTAB, 85.2 mgester: gdry biomass were obtained after 120 minutes of reaction. The results obtained with transesterification in situ were significant for the reaction with a temperature of 90 °C, demonstrating that the use of surfactant is an interesting strategy for saving resources and time