Otimização de sistemas de microalgas para mitigação de CO2 e produção de biodiesel

Autor(es)

Lucy Mara Cacia Ferreira Lacerda

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2013-10-07

Membros da banca

Telma Teixeira Franco; Ana Teresa Lombardi; Francisco Maugeri Filho; Leonardo Brantes Bacellar Mendes; Ranulfo Monte Alegre

• Orientador: Telma Teixeira Franco

Resumo

O uso de microalgas em processos de mitigação ambiental e produção de energia renovável vêm ganhando destaque, mas a otimização das etapas de "upstream" e "downstream" são essenciais para que a viabilidade técnica e econômica seja alcançada e o processo implementado em escala industrial. As condições que maximizam o crescimento celular, a mitigação de CO2, o acúmulo de lipídios e proporcionam um perfil de ácidos graxos, compatível com a produção de biodiesel de elevada qualidade, foram avaliados em função de diferentes temperaturas (18-42 ºC), disponibilidade de carbono na forma de CO2 (ar-40%), disponibilidade de luz (4-192 ?mol.m-2.s-1) e disponibilidade de nitrogênio na forma de NaNO3 (0,25-1,00 g.L-1). A recuperação da biomassa a partir do processo de floculação foi avaliada em função do tipo de floculante (orgânico e inorgânico), dose do floculante (0,005-0,300 g.L-1), pH (4-11) e concentração celular (0,1-1,0 g.L-1). As condições de cultivo selecionadas foram: 108 ?mol.m-2.s-1, 26,5 ºC, 0,25 g.L-1 de NaNO3 e 8,05 % de CO2, sendo obtidos os seguintes resultados: Xmax/X0=14,78 (razão da concentração celular máxima pela concentração inicial); ?max=1,02 d-1 (máxima velocidade específica de crescimento); ?=0,50 d (duração da fase lag); Pmax=0,58 g.L-1.d-1 (produtividade máxima); Pmean=0,31 g.L-1.d-1 (produtividade média); CBmax=1,06 g.L-1.d-1 (Máxima taxa de incorporação de carbono); CBmean=0,55 g.L-1.d-1 (média da taxa de incorporação de carbono); 50% de lipídios e 90% dos FAMES (ésteres metílicos de ácidos graxos) correspondendo aos principais FAMES do biodiesel (C16:0, C18:0, C18:1, C18:2 e C18:3). A predição da qualidade do biodiesel produzido a partir do óleo de microalga forneceu os seguintes resultados: CN=56 (número de cetano), CFPP = 0,8 °C (ponto de entupimento de filtro a frio), ? = 863 kg/m³ (densidade), II = 97 gI2/100g (índice de iodo), ?HC = 39,2 kJ/g (calor de combustão), OSI = 13,8 h (índice de estabilidade oxidativa), e ? = 3,93 mm².s (viscosidade) estando dentro dos valores especificados pelas normas ANP255/2003, EN14213-14214 e ASTM6751. As condições para eficiências de recuperação (RE) da biomassa superiores a 95% foram: intervalos de pH 4,0 a 11,0 (floculante orgânico); 5,0 a 7,0 (FeCl3) e de 7,0 a 8,0 (Al2(SO4)3; razão de gfloculante/gbiomassa de: 0,08 gorgânico/gbiomassa, 0,40gAl2(SO4)3/gbiomassa. O impacto da disponibilidade de luz no interior de fotobiorreatores foi estimada para diferentes disponibilidades de luz (108-700 ?mol.m-2.s-1) e a partir de dados de concentração celular, concentração de pigmentos e geometria do reator, sendo verificada a perda de aproximadamente 85% da luz disponível na superfície para cultivos com concentração celular de até 2 g.L-1 em fotobiorreatores de 8 cm de diâmetro. A produção de biomassa e bicombustíveis em software comercial SuperPro designer v8.5 fomos simuladas e associadas à análise econômica (AU)

• Processo FAPESP: 09/07919-4 - Desenvolvimento de um sistema para produção em larga escala de biomassa proveniente de cianobactérias.
• Beneficiário: Lucy Mara Cacia Ferreira Lacerda e Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado