Efeitos de diferentes condições físicas e efluentes agrícolas sobre o cultivo de microalgas da família Scenedesmaceae como subsídio à aplicação biotecnológica.

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dc.contributor.advisor1Fernandes, Valéria de Oliveira
dc.contributor.authorCosta, Adriano Goldner
dc.contributor.referee1Batitucci, Maria do Carmo Pimentel
dc.contributor.referee2Dias Junior, Camilo
dc.contributor.referee3Lo Monaco, Paola Alfonsa Vieira
dc.contributor.referee4Almeida, Stéfano Zorzal de
dc.date.accessioned2018-08-02T00:16:44Z
dc.date.available2018-08-01
dc.date.available2018-08-02T00:16:44Z
dc.date.issued2018-03-29
dc.description.abstractMicroalgae cultivation presents several applications of economic and environmental interest, such as obtaining compounds for human and animal food supplementation, waste water treatment and, more recently, the biofuels production. Studies with the light and temperature manipulation, as well as the use of agricultural effluents as alternative cultivation mediums, can make possible the increase of the microalgal biomass, reducing the production costs. In this study, the effects of different temperature conditions (25ºC, 30ºC and 35ºC) and luminosity (without shading, 50% shading and 70% shading) on the Desmodesmus communis growth and biomass were evaluated. Different agricultural effluents concentrations (residual hydroponic solution of lettuce culture and biodigested swine residue) were also tested as alternative means for the Scenedesmus acuminatus cultivation, in order to evaluate its biotechnological potential, to minimize productive costs and to mitigate environmental impacts. Three treatments with different concentrations of each effluent (20%, 30% and 40% of the hydroponic residue, and 10%, 15% and 20% of the swine effluent) and a control with ASM1 synthetic medium were established. Growth analyzes, dry biomass, a and b chlorophyll, total carotenoids, water soluble protein content, total carbohydrates and lipids, fatty acid methyl esters profile, and nutrient removal percentage and electrical conductivity reduction of the mediums were performed. In the experiments with different temperatures and shading, D. communis showed great tolerance to the variations tested (25-35ºC and up to 50% shading), showing no significant differences between growth parameters, dry biomass and a chlorophyll. However, under shading 70% the microalga presented significant limitation on maximum cell yield, dry mass and chlorophyll. In the tests with the use of residual hydroponic solution and biodigested swine effluent, S. acuminatus acted as an efficient bioremediation agent, significantly reducing the nitrogen and phosphorus concentrations of these residues (68,5-99,8%). The 40% hydroponic effluent culture was characterized by a microalgal biomass rich in proteins (44,2%), a and b chlorophyll (9799 µg.L-1 and 2730 µg.L-1 , respectively), carotenoids (4826 µg.L-1 ), besides fatty acids of great nutritional value, such as linolenic acid (19,5%), suggesting its use as a human and animal food supplement. The microalgae cultivation in swine effluent after biodigestion showed low efficiency in terms of productivity and useful biomass, being unviable to algal growth in concentrations higher than 10% residue. For the two evaluated effluents, the fatty acid methyl esters total content presented low yield (20,1-64,3 mg.g-1 ), which compromises their application in the industry for the biodiesel production. On the other hand, the high carbohydrate content in crops with 20% and 30% hydroponic effluent (44,1 and 34,4%, respectively), suggest its use in the bioethanol production. Based on the results, it was concluded that D. communis showed to be tolerant to variations in light and temperature, showing potential to be cultivated on a larger scale, and S. acuminatus showed high efficiency in the bioremediation of the tested agricultural effluents. In addition, in the cultures with residual hydroponic solution, it was possible to produce a microalgal biomass with great biotechnological potential.
dc.description.resumoO crescente interesse pelo cultivo de microalgas se deve não somente à sua importância ambiental e biológica, mas também por constituir uma importante ferramenta para a produção de biomassa com diversas aplicações de interesse econômico, como a obtenção de biocompostos para suplementação alimentar humana, produção de ração animal, além de outras aplicações potenciais, como o tratamento de águas residuais e produção de biocombustíveis. Estudos com a manipulação das condições de cultivo, como luz e temperatura, são importantes para avaliar o desenvolvimento das microalgas e viabilizar o aumento da biomassa, subsidiando a redução dos custos em sua produção. Além disso, o uso de meios alternativos de fácil aquisição e que sejam ricos em compostos nutricionais, como efluentes de atividades agrícolas, pode ajudar a viabilizar o processo em maior escala. Neste estudo foram avaliados os efeitos de diferentes condições de temperatura (25ºC, 30ºC e 35ºC) e luminosidade (sem sombreamento, sombreamento 50% e sombreamento 70%) sobre o crescimento e biomassa da espécie Desmodesmus communis, bem como foram testadas diferentes concentrações de efluentes agrícolas (solução hidropônica residual de cultivo de alface e resíduo de suinocultura biodigerido) como meios alternativos no cultivo de Scenedesmus acuminatus, visando minimizar custos produtivos e mitigar impactos ambientais. Para a solução hidropônica residual foram estabelecidos três tratamentos com diferentes concentrações do efluente (20%, 30% e 40%) e um controle com meio de cultura sintético ASM1; para o resíduo de suinocultura biodigerido também foram estabelecidos três tratamentos com diferentes concentrações do efluente (10%, 15% e 20%) e um controle com meio de cultura sintético. No experimento com diferentes temperaturas, maiores densidades celulares foram registradas em 30°C e 35°C, mas o acúmulo de massa seca e clorofila foi significativamente maior em 30°C. Quanto à luminosidade, a condição sem sombreamento e o sombreamento 50% apresentaram valores aproximados dos parâmetros de crescimento. Maior concentração de clorofila foi registrada no tratamento 50%. As algas cultivadas sob sombreamento 70% apresentaram significativa limitação no crescimento, produção de biomassa e clorofila. Nos experimentos com diferentes concentrações de efluentes agrícolas, além da avaliação do crescimento, foram analisadas as diferenças na composição química 9 (carboidratos, proteínas, lipídios e ésteres metílicos de ácidos graxos) da biomassa gerada, bem como seu potencial em termos de remoção de nutrientes. Concluiu-se que níveis intermediários de temperatura e luminosidade apresentaram resultados mais promissores para serem empregados no cultivo de D. communis, com vistas à obtenção de compostos de interesse comercial. Quanto às diferentes concentrações dos efluentes agrícolas testados como meios de cultura alternativos, o cultivo de S. acuminatus em solução hidropônica residual apresentou-se como uma proposta interessante, uma vez que as algas utilizadas apresentaram elevado crescimento nas maiores concentrações testadas deste efluente, além de grande potencial para remover compostos inorgânicos de águas residuais e para produzir biomassa útil para a produção de biocombustíveis, fertilizantes e outros bioprodutos. Por outro lado, o cultivo da microalga em efluente de suinocultura após biodigestão apresentou baixa eficiência em termos de produtividade de biomassa útil e de biorremediação, sendo inviável ao crescimento das algas em concentrações superiores à 10% do efluente.
dc.formatText
dc.identifier.citationCOSTA, Adriano Goldner. Efeitos de diferentes condições físicas e efluentes agrícolas sobre o cultivo de microalgas da família Scenedesmaceae como subsídio à aplicação biotecnológica. 2018. 195 f. Tese (Doutorado em Biologia Vegetal) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Humanas e Naturais, Vitória, 2018.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/10042
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Biologia Vegetal
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biologia Vegetal
dc.rightsopen access
dc.subjectBiofuelseng
dc.subjectBioremediationeng
dc.subjectEffluentseng
dc.subjectEfluentespor
dc.subjectLighteng
dc.subjectLuzpor
dc.subjectMicroalgaeeng
dc.subjectMicroalgaspor
dc.subjectTemperatureeng
dc.subjectTemperaturapor
dc.subject.br-rjbnBiocombustíveis
dc.subject.br-rjbnBiorremediação
dc.subject.br-rjbnMicroalga x Cultivo
dc.subject.cnpqAgronomia
dc.subject.udc57
dc.titleEfeitos de diferentes condições físicas e efluentes agrícolas sobre o cultivo de microalgas da família Scenedesmaceae como subsídio à aplicação biotecnológica.
dc.typedoctoralThesis
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