Fotobiorreator pneumático industrial para cultivo de microalgas a concentrações ultra-elevadas

• Processo: 13/50670-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2017
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Patrícia Aparecida Santiago
• Beneficiário: Patrícia Aparecida Santiago
• Empresa: Meta Consultoria em Agro Negócios Ltda
• Bolsa(s) vinculada(s): 17/14654-3 - Fotobiorreator pneumático industrial para cultivo de microalgas a concentrações ultra-elevadas, BP.PIPE
• Assunto(s): Fotobiorreatores Dinâmica dos fluidos Algicultura Microalgas Biomassa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Agitacao Pneumatica | Coluna De Bolhas | Concentracoes Ultra Elevadas | Fotobiorreator | Fotofluidodinamico | Microalgas

Resumo

Nos últimos 20 anos, pesquisas têm sido intensamente direcionadas no potencial biotecnológico das microalgas. Isto tem ocorrido devido a sua versatilidade, tornando possível a união entre diferentes aplicações dentro do mesmo processo, por exemplo, tratamento de águas residuais, produção de suplementos alimentares, compostos bioativos e biocombustíveis. Além desta importante característica outras estão sendo destacadas quando comparada com a de outros microrganismos, como a capacidade fotossintetizante de utilizar energia solar para transformar dióxido de carbono e nutrientes em biomassa contendo altos teores de lipídeos. Sob condições favoráveis, o cultivo de microalgas é uma fonte importante de biomassa, pois estas podem produzir até 20 a 35 vezes mais lipídeos do que a soja e mais do que 50 vezes mais do que arroz, trigo ou milho para a mesma área. Esta característica tem conduzido os estudos dos últimos anos, para projetos de pesquisa e desenvolvimento voltados para a produção de biocombustíveis. Assim, o cultivo de microalgas é um campo de estudo promissor e desafiador, contudo apesar do grande potencial, a tecnologia envolvida no cultivo de microalgas em larga escala ainda não é viável. Atualmente, grande parte das pesquisas sobre a produção e extração de algas está limitada aos laboratórios. Embora, muitas empresas passaram os estudos em escala de bancada para pequena escala piloto, grandes desafios permanecem como: disponibilidade de nutrientes, terra e água; distribuição eficiente de luz; fornecimento e remoção eficiente de c02 e de 02 fotossintético, respectivamente; monitoramento e controle das variáveis do processo (temperatura, pH, intensidade luminosa e agitação). Tais obstáculos limitaram ainda mais o aumento de escala e as poucas tentativas de desenvolvimento de um processo em escala industrial falharam e foram abandonadas. Desta forma, a peça central processo de produção de biomassa de microalgas é, naturalmente, o fotobiorreator, em razão da dificuldade de entendimento entre o escoamento foto fluidodinâmico e de seus parâmetros operacionais. Face a essa realidade, este projeto de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de um módulo de cultivo (MC) do tipo pneumático (coluna de bolhas ou torre), com circulação interna do meio de cultura e volume total de 101. No desenvolvimento da presente proposta, pretende-se projetar e construir um módulo de cultivo (fotobiorreator fechado), como prova de conceito e demonstração. Em seguida, avaliar suas características fluidodinâmicas e valida-lo como equipamento eficaz em cultivos de microalgas a concentrações ultraelevadas. (AU)