Utilização de microalgas e cianobactérias para tratamento de efluentes e produção lipídica
Organismos fotossintetizantes crescem em efluentes domésticos e industriais devido à presença de nutrientes, incorporando-os em seu metabolismo, promovendo o tratamento desses efluentes, produzindo biomassa e acumulando lipídeos essenciais à produção de biocombustíveis. As microalgas (Desmodesmus su...
| Main Author: | BARBOSA, Sílvia Mariana da Silva |
|---|---|
| Other Authors: | SANTOS, Maria de Lourdes Florencio dos |
| Format: | doctoralThesis |
| Language: | por |
| Published: |
Universidade Federal de Pernambuco
2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/36168 |
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ir-123456789-361682020-01-24T05:13:42Z Utilização de microalgas e cianobactérias para tratamento de efluentes e produção lipídica BARBOSA, Sílvia Mariana da Silva SANTOS, Maria de Lourdes Florencio dos 6897701912860507 http://lattes.cnpq.br/9481193101590250 Engenharia Civil Microalgas Cianobactérias Esgoto doméstico Efluente têxtil Lipídeos Organismos fotossintetizantes crescem em efluentes domésticos e industriais devido à presença de nutrientes, incorporando-os em seu metabolismo, promovendo o tratamento desses efluentes, produzindo biomassa e acumulando lipídeos essenciais à produção de biocombustíveis. As microalgas (Desmodesmus subspicatus e Chlorella vulgaris) e a cianobactéria (Oscillatoria tennuis) foram cultivadas de modo otimizado em efluente doméstico e têxtil sintético, buscando-se o tratamento desses efluentes e paralela produção de lipídeos. No experimento 1, para avaliar o efeito da relação C:N e densidade microbiana sobre a produção de biomassa, lipídeos e tratamento do efluente, foi utilizado esgoto doméstico, proveniente de diversas etapas de tratamento: afluente (A), pós UASB (E1), pós lagoa (E2) e pós filtro de pedras (E3), sendo estes utilizados in natura e submetidos a pré tratamento por filtração (F) e filtração seguida de autoclave (F+A). Melhor produtividade de biomassa foi observada em esgoto contendo relação C:N 6:1 - afluente (A): 2,1 g.L⁻¹ (D. subspicatus) e 5:1 - pós UASB (E1): 2,5 g.L⁻¹ (C. vulgaris). Os mesmos, continham maiores densidades de bactérias heterotróficas: 55.10⁶ e 36.10⁵ NMP respectivamente. Um maior rendimento lipídico foi visto em C:N 3:1 - pós filtro (E3): 530 mg.g⁻¹ (D. subspicatus) e 500 mg.g-1 (C. vulgaris). Não houve favorecimento na produção de FAMEs. A remoção de nutrientes foi elevada em todos os cultivos, com eficiências de N e P variando de 88 a 100% e remoção de DBO, variando de 56 a 100% em ambas as espécies. No experimento 2, avaliou-se o efeito do foto-período, em condições de autotrofia, mixotrofia e heterotrofia (Fase I), a condição mixotrófica favoreceu as espécies na produtividade de biomassa: 3,05 g.L⁻¹ e 2,0 g.L⁻¹ no rendimento lipídico 560 mg.g⁻¹ e 481 mg.g⁻¹ e FAMEs 95 mg.g⁻¹ e 80 mg.g⁻¹ para D. subspicatus e C. vulgaris respectivamente. Na Fase II, avaliando diferentes regimes claro:escuro, a espécie D. subspicatus foi favorecida na produtividade de biomassa (3,09 g.L⁻¹), rendimento lipídico (309 mg.g⁻¹) e FAMEs (110 mg.g⁻¹), em regime de maior fase clara (14h:10h), ao passo que C. vulgaris obteve maior produtividade de biomassa (2,88 g.L⁻¹), rendimento lipídico (389 mg.g⁻¹) e FAMEs (118 mg.g⁻¹) em regime de maior fase escura (10h:14h). A remoção de N e P, variou nas duas fases de 88 a 100% e de 26 a 100% de DBO. No experimento 3, avaliou-se a tratabilidade do efluente têxtil pela cianobactéria O. tennuis. Maior eficiência na remoção de cor (90%), sulfato (98%) produção de biomassa (1,0 g.L⁻¹) e lipídeos (398 mg.g⁻¹) foi dada em condição de cultivo suspenso, autotrofia e usando glicose como fonte de C (Fase I). Já na Fase II, melhor remoção de DQO (84 e 98%), N e P (99%) produção de biomassa (1,8 e 1,7 g.L⁻¹) lipídeos (401 e 418 mg.g⁻¹) foi observada, na biomassa suspensa, sob mixotrofia (16h:8h) e utilizando glicose ou etanol como fonte de C respectivamente. Em relação à produtividade de FAMEs, O. tennuis não mostrou-se uma espécie promissora quando cultivada em efluente têxtil, obtendo resultados inferiores aos observados no controle contendo meio BG-11. FACEPE Photosynthetic organisms grow in domestic and industrial effluents due to the presence of nutrients, incorporating them into their metabolism, promoting the treatment of these effluents, producing biomass and accumulating lipids essential for biofuel production. Microalgae (Desmodesmus subspicatus and Chlorella vulgaris) and cyanobacteria (Oscillatoria tennuis) were optimally cultivated in domestic wastewater and synthetic textiles, seeking the treatment of these effluents and parallel lipid production. In experiment 1, to evaluate the effect of C:N ratio and microbial density on biomass production, lipids and effluent treatment, domestic wastewater was used from several treatment steps: affluent (A), post UASB (E1) , post pond (E2) and post rock filter (E3). It were used in natura and subjected to pretreatment by filtration (F) and filtration followed by autoclave (F + A). Better biomass productivity was observed in sewage containing ratio C:N 6:1 - tributary (A): 2.1 ᵍᴸ⁻¹ (D. subspicatus) and 5:1 – post UASB (E1): 2.5 gL⁻¹ (C. vulgaris). They contained higher densities of heterotrophic bacteria: 55.106 and 36.105 MPN respectively. A higher lipid yield was seen at C:N 3:1 – post rock filter (E3): 530 mg.g⁻¹ (D. subspicatus) and 500 mg.g⁻¹ (C. vulgaris). There was no favoritism in the production of FAMEs. Nutrient removal was high in all crops, with N and P efficiencies ranging from 88 to 100% and BOD removal ranging from 56 to 100% in both species. In experiment 2, the effects of the photo-period was evaluated under conditions of autotrophy, mixotrophy and heterotrophy (Phase I), the mixotrophic condition favored the species in biomass productivity: 3.05 gL⁻¹ and 2.0 gL⁻¹ in lipid yield 560 mg.g⁻¹ and 481 mg.g⁻¹ and FAMEs 95 mg.g-1 and 80 mg.g⁻¹ for D. subspicatus and C. vulgaris respectively. In Phase II, evaluating different light: dark regimes, D. subspicatus was favored in biomass productivity (3.09 gL⁻¹), lipid yield (309 mg.g⁻¹) and FAMEs (110 mg.g⁻¹). ), at higher light phase (14h: 10h), while C. vulgaris obtained higher biomass productivity (2.88 gL⁻¹), lipid yield (389 mg.g⁻¹) and FAMEs (118 mg. g⁻¹) in the darkest phase (10h: 14h). The removal of N and P varied in both phases from 88 to 100% and from 26 to 100% of BOD. In experiment 3, the treatment of textile effluent by cyanobacterium O. tennuis was evaluated. Higher efficiency in color removal (90%), sulfate (98%) biomass production (1.0 gL⁻¹) and lipids (398 mg.g⁻¹) was given under suspended cultivation, autotrophy and using glucose as C source (Phase I). In Phase II, better COD removal (84 and 98%), N and P (99%) biomass production (1.8 and 1.7 gL⁻¹) lipids (401 and 418 mg.g⁻¹) was obtained. observed in the suspended biomass, under myxotrophy (16h: 8h) and using glucose or ethanol as C source respectively. Regarding the yield of FAMEs, O. tennuis was not a promising species when cultivated in textile effluent, obtaining results inferior to those observed in control containing BG-11 medium. 2020-01-23T19:03:28Z 2020-01-23T19:03:28Z 2019-02-15 doctoralThesis BARBOSA, Sílvia Mariana da Silva. Utilização de microalgas e cianobactérias para tratamento de efluentes e produção lipídica. 2019. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2019. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/36168 por openAccess Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal de Pernambuco UFPE Brasil Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil |
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REPOSITORIO UFPE |
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Engenharia Civil Microalgas Cianobactérias Esgoto doméstico Efluente têxtil Lipídeos |
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Organismos fotossintetizantes crescem em efluentes domésticos e industriais devido à presença de nutrientes, incorporando-os em seu metabolismo, promovendo o tratamento desses efluentes, produzindo biomassa e acumulando lipídeos essenciais à produção de biocombustíveis. As microalgas (Desmodesmus subspicatus e Chlorella vulgaris) e a cianobactéria (Oscillatoria tennuis) foram cultivadas de modo otimizado em efluente doméstico e têxtil sintético, buscando-se o tratamento desses efluentes e paralela produção de lipídeos. No experimento 1, para avaliar o efeito da relação C:N e densidade microbiana sobre a produção de biomassa, lipídeos e tratamento do efluente, foi utilizado esgoto doméstico, proveniente de diversas etapas de tratamento: afluente (A), pós UASB (E1), pós lagoa (E2) e pós filtro de pedras (E3), sendo estes utilizados in natura e submetidos a pré tratamento por filtração (F) e filtração seguida de autoclave (F+A). Melhor produtividade de biomassa foi observada em esgoto contendo relação C:N 6:1 - afluente (A): 2,1 g.L⁻¹ (D. subspicatus) e 5:1 - pós UASB (E1): 2,5 g.L⁻¹ (C. vulgaris). Os mesmos, continham maiores densidades de bactérias heterotróficas: 55.10⁶ e 36.10⁵ NMP respectivamente. Um maior rendimento lipídico foi visto em C:N 3:1 - pós filtro (E3): 530 mg.g⁻¹ (D. subspicatus) e 500 mg.g-1 (C. vulgaris). Não houve favorecimento na produção de FAMEs. A remoção de nutrientes foi elevada em todos os cultivos, com eficiências de N e P variando de 88 a 100% e remoção de DBO, variando de 56 a 100% em ambas as espécies. No experimento 2, avaliou-se o efeito do foto-período, em condições de autotrofia, mixotrofia e heterotrofia (Fase I), a condição mixotrófica favoreceu as espécies na produtividade de biomassa: 3,05 g.L⁻¹ e 2,0 g.L⁻¹ no rendimento lipídico 560 mg.g⁻¹ e 481 mg.g⁻¹ e FAMEs 95 mg.g⁻¹ e 80 mg.g⁻¹ para D. subspicatus e C. vulgaris respectivamente. Na Fase II, avaliando diferentes regimes claro:escuro, a espécie D. subspicatus foi favorecida na produtividade de biomassa (3,09 g.L⁻¹), rendimento lipídico (309 mg.g⁻¹) e FAMEs (110 mg.g⁻¹), em regime de maior fase clara (14h:10h), ao passo que C. vulgaris obteve maior produtividade de biomassa (2,88 g.L⁻¹), rendimento lipídico (389 mg.g⁻¹) e FAMEs (118 mg.g⁻¹) em regime de maior fase escura (10h:14h). A remoção de N e P, variou nas duas fases de 88 a 100% e de 26 a 100% de DBO. No experimento 3, avaliou-se a tratabilidade do efluente têxtil pela cianobactéria O. tennuis. Maior eficiência na remoção de cor (90%), sulfato (98%) produção de biomassa (1,0 g.L⁻¹) e lipídeos (398 mg.g⁻¹) foi dada em condição de cultivo suspenso, autotrofia e usando glicose como fonte de C (Fase I). Já na Fase II, melhor remoção de DQO (84 e 98%), N e P (99%) produção de biomassa (1,8 e 1,7 g.L⁻¹) lipídeos (401 e 418 mg.g⁻¹) foi observada, na biomassa suspensa, sob mixotrofia (16h:8h) e utilizando glicose ou etanol como fonte de C respectivamente. Em relação à produtividade de FAMEs, O. tennuis não mostrou-se uma espécie promissora quando cultivada em efluente têxtil, obtendo resultados inferiores aos observados no controle contendo meio BG-11. |
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