Cultivo de Microalgas - Instituto de Biologia da UFRJ

OceanDevepoment – GerCOc –BrasilP&D Prof. Sergio AnnibalCultivo deMicroalgasProdução de Biodiesel

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilO que são microalgas ?

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilImportância Básica das Microalgas

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilProdutos das Microalgas e Aplicações

OceanDevepoment – GerCOc -Brasil• Portanto as microalgas são apontadas como umpotencial de exploração comercial devido aos inúmeroscompostos que podem ser extraídos, como porexemplo:‣ Ácidos graxos poliinsaturados;‣ Carotenóides;‣ Ficobilinas;‣ Polissacarídeos;‣ Vitaminas;‣ Esteróis;‣ Diversos compostos bioativos naturais(antioxidantes, redutores do colesteroletc.)• Estes compostos podem ser empregados especialmenteno desenvolvimento de alimentos funcionais, por suaspropriedades nutricionais e farmacêuticas.

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilEmpresas, seus Produtos eAtividades Atribuídas ao Cultivode Microalgas

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilBiodiversidade & Biotecnologia‣ Atualmente, as pesquisas em biotecnologia empregando microalgas vemganhando atenção especial.‣Pelas características da biodiversidade natural e de fácil manipulaçãobiotecnológica com alta velocidade reprodutiva as algas marinhasrepresentam uma possibilidade enorme de experimentação e sucesso paraProdução de produtos químicos com propriedades especiais.‣ Os óleos encontrados nas microalgas possuem características físicoquímicase químicas similares aos de óleos vegetais e por isto elas podemser consideradas como potencial matéria-prima para a produção debiodiesel.

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilMaricultura de Microalgaspara aProdução de Biodiesel

Necessidades daProdução de BiodieselNo Brasil

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilProdução de Biodisel‣ Atualmente, as pesquisas em biotecnologiaempregando microalgas vem ganhandoatenção especial.‣ Os óleos encontrados nas microalgaspossuem características físico-químicas equímicas similares aos de óleos vegetais epor isto elas podem ser consideradas comopotencial matéria-prima para a produção debiodiesel.

Vantagens CompetitivasOceanDevepoment – GerCOc -Brasil

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilAquacultura de Microalgas para aProdução de BiodieselVantagens Comparativas das microalgas :‣ Altas taxas de crescimento;‣ Microalgas contêm alta densidade de lipídios;‣ Produtividade de óleo de microalgas são ordensde magnitude maiores que os obtidos deoleaginosa;‣ Emissão líquida de CO 2 próxima de zero;‣ Não compete por solo cultivável;‣ Não compete por água potável;‣ Não há conflito alimento x combustível;

Exemplos de Microalgas para a produção biodiesel:PrymnesiumparvumOceanDevepoment – GerCOc -BrasilScenedesmusdimorphusChlorellaprotothecoidesDunaliellasalina

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilEtapas da Aquacultura de MicroalgasMultiplicação da biomassaProcessos de aumento de escalaColeta e transferência da biomassaCultivo em pequena escalaObtenção de cepasselecionadas

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilFatores Abióticos da Aquacultura‣ Temperatura‣ Iluminação‣ Agitação‣ Salinidade‣ Disponibilidade de nutrientes (C,N,P, Na,K, P, S, Mg, Mn, Fe, etc.)

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilSistemas de AquaculturaCultivo de escala inicial fundamentalLaboratório de Estocagem, Seleção e ControleNecessidades:‣ Investimento emlaboratório e custooperacional;‣Pessoal qualificado

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilSistemas de AquaculturaCultivo de média escala fundamentalLaboratório de Controle e Crescimento daBiomassa: Sistemas Fechado em PiscinasNecessidades:Investimento em laboratório ecusto operacional;‣Pessoal qualificadoVantagens:‣ Pouco vulneráveis àcontaminação por outrasespécies de microalgas e/oubactérias;‣ Maior controle sobre:‣temperatura da água;‣ a concentração de CO2 ;‣ nutrientes;‣ as condições de iluminação;

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilSistemas de AquaculturaCultivo de Escala Experimental ou AlternativoFotobiorreatoresVantagens:‣ Produtividade volumétricamaior;‣ Requer uma menor área a serocupada;‣ Controle mais eficiente dascondições de cultivo;Desvantagens:‣ Maior investimento e custooperacional;

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilSistemas de AquaculturaEscala Comercial de ProduçãoSistemas Semi-abertos em Viveiros de ProduçãoVantagem:‣ Baixo custo deimplementação

Arquitetura Básica do Viveiro de PRODUÇÃOAbastecedor de BiomassaDrenagem de BiomassaBorbulhador de CO2Água e NutrientesAgitador Mecânico

Conjunto de Viveiro de PRODUÇÃO (raceways)Borbulhador de CO2Água e Nutrientes

Capacidade CompetitivaOceanDevepoment – GerCOc -Brasil

Fotobioreatores

Fotobioreatores formando grades

Fotobioreator em espiral

Tanques x Fotobioreatores

Parques de Maricultura de AlgasOceanDevepoment – GerCOc -Brasil

Sistema de Extração da Biomassa‣ SedimentaçãoOceanDevepoment – GerCOc -Brasil‣ Filtração‣ Métodos Químicos(Floculantes)‣ Centrifugação‣ Flotação

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilSistemas de Extração do Óleo‣ Métodos Químicos (solventes)‣ Métodos Físicos (ultra-som, campoeletromagnético)Óleo IntracelularÓleo Extracelular

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilExemplo de Extração do óleomicroalgas separação óleo.avi

Capacidade CompetitivaOceanDevepoment – GerCOc -Brasil

Avaliação ComparativaOceanDevepoment – GerCOc -Brasil

Estratégia NecessáriaOceanDevepoment – GerCOc -Brasil

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilCondicionantes da Estratégia

Vantagens da EstratégiaOceanDevepoment – GerCOc -Brasil

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilCálculos Simulados de Produção

OceanDevepoment – GerCOc -BrasilBibliografia• New Company to Produce Biodiesel From Algaeby Justin Thomas, Virginia on 06.26.06Science & Technology (alternative energy)‣ Derner, R.Bianchini, Oshe S., Villela M., Microalgas, produtos e aplicações,Ciência Rural, Santa Maria, V.36, n.6, p.1959-1967, 2006‣ Sample Content of the Oilgae Report‣ Teixeira, Cláudia Maria, Microbiologia como matéria-prima para aprodução de biodiesel, Instituto Nacional de Tecnologia, RJ, 2005.‣ Castiglioni, Ronaldo Faria, 2008- Produção de biodiesel através deMicroalgas, Ed. PDF de Palestra do Conselho de Energia da AssociaçãoComercial do Rio de Janeiro. 6 pag. Rio de Janeiro, Brasil

Fotobioreatores

Fotobioreatores formando grades

Fotobioreator em espiral

Tanques x Fotobioreatores

Conclusão• As microalgas demonstraram ser umafonte viável de biodiesel• Essa é o única fonte de biodieselrenovável capaz de substituir oscombustíveis derivados de petróleo.• O uso dos fotobioreatoresprovavelmente será o método usadopara a produção em massa demicroalgas.

A formação do petróleo se deu hámilhões de anos partindo dos mesmoselementos vegetais (principalmentemicroalgas) sob altíssimas pressões etemperaturas.

Em um cenário de alta atividade sísmica e vulcânica. A biodegradação dedeterminados compostos orgânicos de origem vegetal (hidrocarbonetos eácidos graxos) deu lugar ao PETRÓLEO

A maior parte do petróleo originou-se das algas que cresceram utilizandoCO 2 como única fonte de carbonoA energia solar se propaga através de ondas eletromagnéticasA porta de entrada da energia eletromagnética no Ecossistema Terrestre seviabiliza através dos seres autótrofos (vegetais) e os materializam pelaFOTOSSÍNTESE

O Processo contínuo da FOTOSSÍNTESE ao longo da história geológicaDa Terra deu lugar a formação de uma atmosfera oxidante por acumulaçãode O 2No início, a atmosfera terrestre era fundamentalmente redutora, vapord’água, dióxido de carbono, nitrogênio, amoníaco, sulfuro de hidrogênio,metano e carência de oxigênio.

O FITOPLANCTON – conjunto de seres autótrofos que vivem suspensos nacoluna d’água dos oceanos e fica a mercê das correntes marinhasConstitui o maior e principal receptor da energia eletromagnética no ecossistematerrestre, e assim mesmo ser apresenta comoA MAIOR BIOMASSA DO PLANETA

SEM A FOTOSSÍNTESE A VIDA, COMO SE CONHECE NA ATUALIDADESIMPLESMENTE NÃO EXISTIRIAO PULMÃO DA TERRA SÃO OS OCEANOS