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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.97.2020.tde-29012020-162449
Document
Author
Full name
Wallyson Ribeiro dos Santos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Lorena, 2019
Supervisor
Committee
Guimarães, Daniela Helena Pelegrine (President)
Silva, João Paulo Alves
Simioni, Andreza Ribeiro
Canettieri, Eliana Vieira
Title in Portuguese
Análise das variáveis de processo na composição celular e nos parâmetros reológicos da Chlorella minutissima, cultivada em reator Air-Lift
Keywords in Portuguese
Air Lift
Chlorella minutissima
Lixiviado
Reologia
Abstract in Portuguese
O presente trabalho avaliou a composição celular e o comportamento reológico de suspensões da microalga Chlorella minutissima cultivada em chorume (lixiviado de aterro sanitário) em reatores operados no regime batelada e semi-contínuo. Os cultivos foram feitos em diferentes condições, em reator do tipo Air Lift, em que foram avaliados os efeitos dos fatores: concentração do chorume (CC), concentração de CO2 na corrente gasosa (CG), vazão de aeração no reator (VA) e vazão da corrente de alimentação (Q). Foi utilizado o arranjo ortogonal de Taguchi L9 para avaliar os efeitos desses quatro fatores nas seguintes variáveis de resposta: parâmetros reológicos (índice de comportamento e índice de consistência) e produtividade em: Biomassa (PB), Lipídeos (PL), Proteínas (PP) e Açúcares Redutores (PAR). Os resultados demonstraram que a utilização do reator em regime semicontínuo contribuiu para o aumento dos teores em lipídeos e proteínas em cerca de 30% em comparação aos resultados obtidos no regime batelada. Em contrapartida, o tratamento de efluentes no regime semi-contínuo se apresentou menos eficaz, com redução do valor da DQO na faixa de 17%, sendo esse valor 76% menor ao valor mínimo de redução obtida no regime em batelada. Além disso, verificou-se também que, apesar de não favorecer a produção de açúcares redutores, o regime semi-contínuo promoveu um teor máximo de açúcares 38% maior que o encontrado no regime em batelada. Após a análise estatística, observou-se que a concentração de lixiviado foi o fator mais influente na análise da composição química celular, sendo significativo nas análises de produtividade em lipídeos, proteínas e açúcares redutores. Na análise estatística dos parâmetros reológicos, a vazão de aeração se apresentou como o fator mais influente, sendo significativo na análise do índice de comportamento e relevante na análise do índice de consistência. Em relação a esses parâmetros citados, observou-se que a suspensão de microalgas apresentou comportamento de um fluido dilatante, comportamento também encontrado por diversos autores na literatura. O trabalho experimental desenvolvido proporcionou avaliar de maneira completa a influência de diversos fatores de processo, bem como a influência dos sistemas de cultivo, sobre a composição química celular e os parâmetros reológicos da suspensão de microalgas, possibilitando novas linhas de pesquisa que venham agregar valor aos resultados obtidos.
Title in English
Analysis of process variables in cell composition and rheological parameters of Chlorella minutíssima, grown in Air-Lift
Keywords in English
Air Lift
Chlorella sp
Rheology
Slurry
Abstract in English
The present work evaluated the cellular composition and the rheological behavior of suspensions of Chlorella minutissima cultivated in slurry (landfill leachate) in reactors operated in batch and semicontinuous regime. Cultivations were performed under different conditions, in an Air Lift reactor, and the effects of the factors were evaluated: slurry concentration (SC), CO2 concentration in the gas stream (CC), aeration flow in the reactor (AF) and flow of the feed stream (Q). The Taguchi L9 orthogonal arrangement was used to evaluate the effects of these four factors on the following response variables: rheological parameters (behavior index and consistency index) and productivity in: Biomass (BP), Lipid (LP), Reducing Sugars (RSP) and Proteins (PP). The results showed that the use of the reactor in a semicontinuous regime contributed to the increase in lipid and protein contents by about 30% compared to the results obtained in the batch regime. In contrast, effluent treatment in the semi-continuous regime was less effective, with a reduction in the COD value by 17%, which is 76% lower than the minimum reduction obtained in the batch regime. In addition, it was also found that, while not increasing the production of reducing sugars, the semi-continuous regime promoted a maximum sugar content 38% higher than that found in the batch regime. After the statistical analysis, it was observed that the leachate concentration was the most influential factor in the analysis of the cellular chemical composition, being significant in the yield analysis of lipids, proteins and reducing sugars. In the statistical analysis of rheological parameters, the aeration flow was the most influential factor, being significant in the behavior index analysis and relevant in the consistency index analysis. Regarding these parameters, it was observed that the suspension of microalgae showed the behavior of a dilating fluid, a behavior also found by several authors in the literature. The experimental work developed allowed to fully evaluate the influence of several process factors, as well as the influence of the cultivation systems, on the cellular chemical composition and the rheological parameters of the microalgae suspension, enabling new lines of research that may add value to results obtained.
 
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Publishing Date
2020-01-29
 
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