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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Luan de Souza Leite
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2019
Orientador
Banca examinadora
Daniel, Luiz Antonio (Presidente)
Moruzzi, Rodrigo Braga
Perna, Patricia Bortoletto de Falco
Título em português
Cultivo de Chlorella sorokiniana em mistura de esgoto sanitário e suíno e separação da biomassa por sedimentação e flotação por ar dissolvido (FAD)
Palavras-chave em português
Chlorella sorokiniana
cultivo
floculação alcalina
flotação por ar dissolvido
Resumo em português
As microalgas são fontes sustentáveis de bioprodutos com alto valor agregado, que podem ser utilizados para diversos fins, tais como alimento, matéria-prima e energia. Devido a isso, as microalgas se condicionam como uma solução para suprir o aumento da população mundial, com a vantagem de serem obtidas sem uso de energia fóssil e terras agricultáveis. Entretanto, os custos associados à produção de microalgas ainda é muito alto, o que inviabiliza o seu uso em grande escala. A combinação do tratamento de esgoto e o crescimento de microalgas é uma promissora alternativa para reduzir os custos relacionados ao cultivo. No entanto, o esgoto afluente das ETEs brasileiras são altamente diluídos, o que torna o seu uso impraticável do ponto de vista técnico e econômico para o cultivo de microalgas. Nesse contexto, o presente trabalho propõe uma mistura de esgoto (esgoto sanitário e de suinocultura), visando aumentar a concentração de nutrientes (carbono, nitrogênio e fósforo), para o cultivo de Chlorella sorokiniana. Os resultados são promissores, com produção média de 1 g.L-1 de C. sorokiniana e remoção média de carbono inorgânico dissolvido (CID), ortofosfato (PO43-) e amônia (NH3) de 46 a 56%, 40 a 60% e 100%, respectivamente. Foi verificado que a remoção de NH3 por air stripping durante o cultivo afetou negativamente a produtividade de biomassa e remoção de nutrientes. Além disso, algumas propostas de separação foram estudadas, uma vez que essa etapa pode representar de 20 a 60% dos custos totais de produção de microalga. A alteração de pH seguida pela FAD apresentou altas eficiências (96,5 a 97,9%) nos pH de 12 a 13. A coagulação seguida pela FAD foi estudada utilizando coagulantes orgânicos e inorgânicos. As melhores doses foram de 10 mg·L-1 Zetag 8185; 75 mg·L-1 Tanfloc SG; 500 mg·L-1 Al2(SO4)3 e 1000 mg·L-1 FeCl3 que apresentaram uma eficiência máxima de 98,4; 94,5; 95,4; 96,7%; respectivamente. A sedimentação pela floculação alcalina com precipitados de fosfato de cálcio é eficiente, porém pode ser sensível à presença de compostos proteicos presentes no esgoto (albumina e matéria orgânica bacteriana). Entretanto, foram encontradas condições (pH 8 e 10) e concentrações (10 mg·L-1), nas quais a floculação alcalina foi efetiva.
Título em inglês
Cultivation of Chlorella sorokiniana using municipal and swine wastewater and biomass harvesting by flocculation and dissolved air flotation (DAF)
Palavras-chave em inglês
Chlorella sorokiniana
alkaline flocculation
cultivation
dissolved air flotation
Resumo em inglês
Microalgae are sustainable sources of high-value bioproducts that can be used for a variety of purposes, such as food, raw materials and energy. For this reason, the microalgae are conditioned as a solution to supply the increase of the world population, with the advantage of being obtained without using fossil energy and arable land. However, the costs associated with the production of microalgae are still very high, which makes it impossible to use them in large-scale. The combination of wastewater treatment and microalgae cultivation is a viable option to reduce expenses related to cultivation. However, municipal wastewater from the centralized Brazilian sanitation system is highly diluted, and it is technically and economically impractical to use it for microalgae cultivation. In this context, the present work proposes a wastewater mixture (municipal and swine wastewater), aiming to increase the concentration of nutrients (carbon, nitrogen and phosphorus) for the cultivation of Chlorella sorokiniana. The results are promising, C. sorokiniana production reached around 1 g.L-1, with dissolved inorganic carbon (DIC), ortophosphate (PO43-) and ammonia (NH3) average removal from 46 to 56%, 40 to 60% and 100%, respectively. It was found that NH3 removal by air stripping during cultivation negatively affected the biomass productivity and nutrient removal. In addition, some harvesting method proposals have been studied, since this step represents 20 to 60% of the total costs of microalgae production. The pH modulation followed by DAF showed high efficiencies (96.5 to 97.9%) at pH 12 to 13. Coagulation followed by DAF was studied using organic and inorganic coagulants. The best doses were 10 mg·L-1 Zetag 8185; 75 mg·L-1 Tanfloc SG; 500 mg·L-1 Al2(SO4)3 and 1000 mg·L-1 FeCl3 which had a maximum efficiency of 98.4, 94.5, 95.4, 96.7%, respectively. Alkaline flocculation using calcium phosphate precipitates is an efficient harvesting method, but it can be sensitive to the presence of protein compounds in the wastewater (albumin and bacterial organic matter). However, it was found conditions (pH 8 e 10) and concentrations (10 mg·L-1) at which alkaline flocculation was effective.
 
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Data de Publicação
2019-09-09
 
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