Estudo e proposição de metodologia para utilização de Spirulina platensis como biofixadora de CO2 na etapa de germinação do malte cervejeiro

Abstract

A indústria da cevada tem uma grande relevância econômica no Brasil e 80% desta cevada é designada para produção de malte para fins cervejeiros. Durante a produção do malte, na etapa da germinação, ocorre o processo de respiração dos grãos e liberação de CO2. Nesse contexto, sabe-se que gases do efeito estufa (GEE), como o CO2, são os principais responsáveis pela elevação da temperatura do planeta e consequentemente pelo surgimento do aquecimento global. Dessa forma, para buscar reverter o cenário que se apresenta e pensando nos objetivos e metas das indústrias de diminuírem o seu impacto no aquecimento global, as maltarias existentes necessitam de uma solução para a diminuição do CO2 expelido pelos grãos para o ambiente. Assim, recursos biotecnológicos, como a utilização de microalgas, podem ser uma alternativa sustentável de biofixação de CO2 nessas indústrias. Dentre as espécies, nos últimos anos, a Spirulina platensis tem sido estudada para a produção de biomassa e fixação de carbono. Além disso, a espécie é amplamente explorada na indústria alimentícia, como suplemento alimentar, tendo aprovação da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), o que pode contribuir com outras oportunidades de aplicação na indústria de alimentos. Nesse cenário, o objetivo dessa monografia é trazer uma proposição de metodologia para a maltaria de Porto Alegre – Ambev, utilizando a S. platensis como forma de biofixação de CO2, reduzindo sua liberação dos gases do efeito estufa. Neste trabalho, através de revisão de literatura, foi feito um levantamento dos diferentes tipos de fotobiorreatores e das condições de cultivo adequadas. Os resultados obtidos apontaram que o biorreator mais adequado para as condições de germinação da cevada foi do tipo tubular com aeração do tipo airlift. Além disso, o meio utilizado para cultivo das microalgas foi o Zarrouk, sendo este, o mais comum e mais eficiente para o crescimento desses microrganismos. Ainda, o meio Zarrouk deve ser alterado, retirando o bicarbonato de sódio da sua composição, já que este é transformado em CO2 devido ao efeito da anidrase intracelular das algas. Também o tempo de exposição à luz foi definido, sendo que por 12 h as algas deverão ser expostas á luz, e nas 12 h subsequentes a luz deve ser desligada, evitando uma possível fotoinibição. Por fim, nas análises de produção das algas, a obtenção de biomassa deve ser avaliada através de centrifugaçãoe secagem em estufa, e o cálculo de absorção de CO2 contabilizado através de fórmula obtida na literatura. Como conclusão, considera-se que a implementação desta metologia poderá ser capaz de reduzir em até 90% do CO2 gerado na etapa de germinação da maltaria.

The barley industry has great economic relevance in Brazil and 80% of this barley is designated for the production of malt for brewing purposes. During malt production, in the germination stage, the process of grain respiration and CO2 release occurs. In this context, it is known that greenhouse gases (GHG), such as CO2, are mainly responsible for the increase in the planet's temperature and consequently for the emergence of global warming. Therefore, to seek to reverse the scenario that is presented and thinking about the objectives and goals of industries to reduce their impact on global warming, existing malthouses need a solution to reduce the CO2 expelled by grains into the environment. Thus, biotechnological resources, such as the use of microalgae, can be a sustainable alternative for CO2 biofixation in these industries. Among the species, in recent years, Spirulina platensis has been studied for biomass production and carbon fixation. Furthermore, the species is widely explored in the food industry, as a food supplement, with approval from the National Health Surveillance Agency (ANVISA), which can contribute to other application opportunities in the food industry. In this scenario, the objective of this monograph is to propose a methodology for the Porto Alegre – Ambev malting plant, using S. platensis as a form of CO2 biofixation, reducing its release of greenhouse gases. In this work, through a literature review, a survey was made of the different types of photobioreactors and the appropriate cultivation conditions. The results obtained showed that the most suitable bioreactor for barley germination conditions was the tubular type with airlift-type aeration. Furthermore, the medium used to cultivate microalgae was Zarrouk, which is the most common and most efficient for the growth of these microorganisms. Furthermore, the Zarrouk medium must be changed, removing sodium bicarbonate from its composition, as this is transformed into C02 due to the effect of intracelular anhydrase in the algae. The time of exposure to light was also defined, meaning that for 12h the algae must be exposed to light, and for the subsequent 12h the light must be turned off, avoiding possible photoinhibition. Finally, when analyzing algae production, obtaining biomass must be assessed through centrifugation, and the calculation of CO2 absorption accounted for using a formula obtained from the literature. In conclusion, it is considered that the implementation of this methodology may be able to reduce by up to 90% of the CO2 generated in the malting germination storage.