Modelagem da produção de lipídios em microalgas

Abstract

O interesse pelos microrganismos chamados microalgas vem crescendo no mundo, pois estas são uma fonte renovável de biomassa que pode ser convertida em biocombustíveis. Elas são consideradas o futuro dos biocombustíveis, pois podem ser cultivadas em terras não férteis, com o uso do fotobiorreatores, e têm uma produtividade algumas vezes maior que os vegetais estruturados. Neste trabalho foram feitas simulações e otimizações de um modelo que descreve o metabolismo da produção de lipídios em microalgas. Além disso, apresenta-se uma revisão bibliográfica onde serão descritos conceitos relativos ao tema de produção de lipídios a partir de microalgas, tais como: como se dá a classificação destes organismos, como se processa o seu crescimento, como funciona a fotossíntese. Além destes conceitos ligados a microbiologia, são elucidadas questões de engenharia, como uma introdução dos tipos de reatores existentes hoje, bem como os tipos de processos para a utilização da biomassa produzida. Para a simulação do modelo escolhido foi utilizado o software Matlab, neste foram implementadas as equações que envolvem as principais variáveis do cultivo de microalgas tais como: concentração de biomassa, conteúdo de lipídios, concentração de entrada de nutrientes e taxa de diluição. Utilizou-se o modelo de Mairet et al. (2010) para as simulações de um e dois reatores contínuos com a espécie Isochrysis aff. galbana. Foram realizadas simulações estacionárias e dinâmicas com taxas de diluição variando entre 0 e 1 (d-1) e Concentrações de entrada de substrato nos reatores na faixa de 0 a 5 (mg/L).Os resultados para o comportamento de estado estacionário para um reator mostrou uma produtividade máxima tanto de lipídios quanto de biomassa justamente em um dos limites de aplicabilidade do modelo. Ainda, foi proposto um modo de produção com dois reatores em série, com estes obtivemos respostas semelhantes às encontradas para um reator. A idéia proposta tem validade quando se objetiva uma máxima concentração de lipídios nos produtos, massa de lipídios por volume de meio de cultivo, pois esta obteve diferentes valores de taxa de diluição para cada um dos reatores. No entanto, a produtividade de lipídios (mg/L/dia) não é a máxima nas condições de maior concentração o que leva a necessidade da análise dos custos de todo o processo para que se possa determinar qual o objetivo principal.