Projeto e fabricação de um fotobioreator modular experimental de placas planas com aspersão ascendente de gases para estudo do cultivo de microalgas e produção eficiente de biomassa de alta qualidade

• Processo: 17/11949-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2020
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Projetos de Máquinas
• Pesquisador responsável: Oswaldo Urbani Filho
• Beneficiário: Oswaldo Urbani Filho
• Empresa: Oswaldo Urbani Filho
• CNAE: Fabricação de máquinas e equipamentos para uso industrial específico não especificados anteriormente
• Município: São Carlos
• Bolsa(s) vinculada(s): 19/04140-8 - Projeto e fabricação de um fotobioreator modular experimental de placas planas com aspersão ascendente de gases para estudo do cultivo de microalgas e produção eficiente de biomassa de alta qualidade, BP.PIPE
• Assunto(s): Biotecnologia Astaxantina Escoamento multifásico Fotobiorreatores Microalgas Biomassa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biotecnologia | Composto Astaxantina Natural | escoamento de fluídos multifásico | fotobioreator de placas planas | microalgas | reator plástico trasparente bipartido | Projeto de Fotobioreatores

Resumo

Há mais de um século as microalgas têm sido utilizadas como fonte de alimentação humana, fertilizantes, ração animal e uma variedade de compostos e pigmentos de alto valor agregado para uso farmacológico, cosmético e medicinal. Somente nas últimas quatro décadas, entretanto, a produção de microalgas tornou-se também uma potencial fonte renovável de energia, utilizada na fabricação de biocombustíveis, na fixação de gases do efeito estufa (CO2), além de produção de oxigênio (O2) e hidrogênio (H2). A partir de então, o interesse pelo conhecimento biotecnológico sobre estes micro-organismos, bem como os meios mais eficientes de cultiva-los, passou a atrair a atenção de autoridades governamentais, organismos de proteção ambiental e também o interesse comercial de empresas em todo o mundo. Atualmente o cultivo de microalgas para produção de energia é realizado através de fotobioreatores (FBR) abertos e fechados, sendo o primeiro responsável por 80% do total da biomassa produzida. Embora haja o domínio dos FBRs abertos devido ao baixo custo, os FBRs fechados são os equipamentos com o maior potencial para estudo do cultivo de microalgas, bem como para produção de biomassa de alta qualidade tanto a nível experimental como em escala industrial. O principal desafio para o projeto de um FBR fechado é que ele tenha um custo adequado face à sua produtividade volumétrica (PV)- [gL-1d-1] e sua produtividade por área iluminada da superfície do reator (PSI) [gm-2d-1], ou seja que ele tenha uma elevada eficiência fotossintética (EFS) usualmente expressa em [microEm-2d-1]. Como premissa, o FBR proposto neste projeto PIPE, denominado EVONi PBR-FPA 7L, será direcionado para o uso experimental específico em laboratórios de estudos nas universidades e centros de pesquisa nacionais de biotecnologia, sendo apresentado ao mercado como uma alternativa competitiva quando comparado a produtos similares nacionais e importados. Dotado de um vaso modular de construção inovadora e simetria bipartida o EVONi PBR-FPA 7L terá geometria do tipo placas planas verticais com sistema de câmaras no formato de colmeias ou gomos além de um sistema de agitação do meio de cultura por aspersão ascendente de gases. A iluminação sobre o reator será inicialmente artificial, efetuada por sistema de iluminação por LEDs (Light Emitting Diode), podendo ser futuramente utilizado com luz solar em modelos com maior capacidade volumétrica e área iluminada. Para desenvolvimento robusto do EVONi PBR-FPA 7L, o conhecimento sobre o cultivo da microalga denominada Haematococcus pluvialis (Hp) será adotado e terá o apoio dos pesquisadores e técnicos do laboratório de Biotecnologia Molecular do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP), que atuam no polo TErRA (Polo Temático de Energias Renováveis e Ambiente). Esta troca de conhecimento permitirá a aferição e balizamento dos conceitos técnicos que irão direcionar o projeto, a construção e a operação FBR experimental aqui proposto. Em etapas futuras, como evolução natural do desenvolvimento e comercialização do EVONi FBR-FPA 7L, o objetivo será utilizar os conhecimentos multidisciplinares adquiridos pela empresa para desenvolver um FBR derivado deste último, porém com capacidades de produção em maior escala, o que permitirá a experimentação de processos de cultivo de microalgas através de plantas piloto experimentais ou industriais. (AU)