Astaxantin production from fixed cultivation of Haematococcus pluvialis

• Grant number: 18/04207-2
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: February 01, 2018
• End date: October 31, 2018
• Field of knowledge: Biological Sciences - Microbiology - Applied Microbiology
• Principal Investigator: Moira Nunes
• Grantee: Moira Nunes
• Company: Algae Biotecnologia Ltda
• Associated research grant: 17/00903-1 - Astaxantin production from fixed cultivation of Haematococcus pluvialis, AP.PIPE

Abstract

A produção do carotenóide astaxantina a partir da microalga Haematococcus pluvialis tornou-se um dos principais ramos da Biotecnologia de microalgas; o interesse comercial surge das suas aplicações em nutrição animal, especialmente na Aquicultura, e da sua poderosa atividade antioxidante. O mercado mundial da astaxantina está crescendo rapidamente, mas ainda é majoritariamente abastecido pela versão sintética do pigmento, que é restrita ao consumo animal. A astaxantina natural já é comercializada para consumo humano, tanto na forma de biomassa de H. pluvialis quanto na forma pura, entretanto, a sua penetração no mercado ainda é restringida pelos elevados custos de cultivo da H. pluvialis. Faz-se necessário o desenvolvimento de novas estratégias de cultivo, que sejam mais simples e mais baratas; nessa perspectiva, o cultivo imobilizado surge como alternativa para a produção de biomassa microalgal à medida que reduz o consumo de água e energia, além de simplificar aspectos técnicos. Dentre os reatores desse tipo, destacam-se os PSBRs (do inglês Porous Substate Bioreactor), que permitem uma separação completa de biomassa e meio de cultivo, garantindo uma colheita de biomassa já concentrada por um simples processo de raspagem. Embora exista um interesse crescente nesses reatores, a experiência com o seu funcionamento em escala piloto ainda é limitada. Sendo assim, o objetivo geral desse projeto é viabilizar o cultivo imobilizado de H. pluvialis em PSBR para a produção de astaxantina. Como objetivos específicos, temos: (I) realizar o cultivo de H. pluvialis em PSBRs de tamanho 10m2; (II) induzir a produção de astaxantina em diferentes intensidades luminosas; (III) realizar uma avaliação econômica do sistema nas diferentes configurações para verificar a viabilidade do processo. Para tal, pretende-se construir PSBRs de forma modular e seguindo duas diferentes configurações: com maior espaçamento entre os reatores e reatores mais próximos uns dos outros. Tal espaçamento controlará a intensidade da luz solar que incide na superfície do reator, através do sombreamento. A H. pluvialis será inoculada no sistema em ambas as condições de luz, e será cultivada por 5 dias com meio completo, seguidos de 5 dias com restrição de nitrogênio e fósforo, para induzir o estresse associado ao acúmulo de astaxantina. Amostras diárias serão coletadas por simples raspagem, sendo então liofilizadas e pesadas para a determinação do peso seco; em seguida, serão encaminhadas para a quantificação por HPLC. A análise econômica considerará o investimento em material e mão de obra, energia e área utilizada, em relação à produtividade do pigmento. Utilizando esse processo tecnicamente simplificado para o cultivo de H. pluvialis, com uso exclusivo de iluminação natural e redução do consumo de água e energia, espera-se obter a astaxantina natural de alta qualidade e a um preço mais competitivo em relação à sintética. Além disso, como resultado desse projeto pretende-se construir e operar a primeira planta piloto de PSBR no Brasil. Essa tecnologia aliada às condições ambientais do Brasil, abrem inúmeras possibilidades relacionadas à Biotecnologia de microalgas. (AU)