DB realiza projeto para sequestro de carbono com microalgas
São Carlos
Os problemas ecológicos são assunto recorrente em discussões das mais variadas áreas do conhecimento. Entre eles o aumento da temperatura do planeta causado pelo grande acúmulo de gases de efeito estufa, sobretudo o gás carbônico (CO2), é um dos mais preocupantes, pois gera tantas outras questões que precisam ser tratadas. Neste âmbito se insere a pesquisa realizada pelo Departamento de Botânica (DB) da UFSCar, sob a coordenação da professora Ana Teresa Lombardi, do DB. O projeto denominado Cultivo de microalgas em fotobiorreator como ferramenta para o sequestro de carbono atmosférico visa desenvolver estratégias para a diminuição deste gás na atmosfera, utilizando-se de microalgas que fazem uso do CO2 em seu processo fotossintético.
A fotossíntese é o processo pelo qual seres clorofilados, como plantas, algumas algas e bactérias, se alimentam. A clorofila é um componente da célula que permite que água e gás carbônico sejam transformados em oxigênio, água, glicose e energia, sendo estes dois últimos fundamentais para a sobrevivência do ser. O processo de transformação envolve reações químicas que são principalmente ativadas pela presença de luz, o que dá o nome de fotossíntese ao processo (foto = luz).
Dados da literatura sugerem que as estratégias biológicas são importantes na mitigação do CO2 e poderiam contrabalançar de 10 a 20% das emissões por combustíveis fósseis até o ano 2050. Para contribuir com estes dados, a pesquisa cultiva células de Chlorella vulgaris em culturas estanques em laboratório sob condições controladas, onde são definidas as variáveis pH, concentração dos nutrientes nitrato e fosfato, de vitaminas e sistema de borbulhamento de CO2. Este controle visa uma maior taxa de crescimento da biomassa algal. Após definidas as condições ideais, estas são testadas em laboratório e nos fotobiorreatores instalados no ambiente natural. O balanço de CO2 é efetuado em cada amostragem, assim como a análise da composição bioquímica da microalga. Desta forma, ao cultivar as microalgas em um ambiente favorável com os nutrientes e demais variáveis em situação ideal o metabolismo delas usará o gás carbônico do ambiente, diminuindo, assim, sua quantidade no local em que o fotobiorreator estiver instalado.
Um dos grandes desafios da pesquisa é o desenvolvimento de um fotobiorreator híbrido, semi-fechado, o qual una as vantagens dos dois tipos existentes aberto e fechado. O reator fechado apresenta como vantagem principal o fato de separar a cultura do local que a envolve, não contaminando a biomassa produzida e possibilitando um maior controle de sua qualidade e densidade. Entretanto, ao realizar o cultivo em um recipiente fechado, mas que receba luz, o recipiente aquece resultando na morte da biomassa. Portanto, criando-se um sistema híbrido é possível controlar a qualidade/densidade da biomassa, sem aquecê-la. Para Lombardi, o grande objetivo do projeto é a criação de biomassa com qualidade controlada. Para isso é necessário realizar todo o processo em um sistema que está sendo criado. Esse sistema é um processo patenteável, uma vez que o projeto é 50% da empresa Braskem financiadora do projeto juntamente com a Fapesp - e 50% da UFSCar.
O fotobiorreator é um sistema de cultura que precisa garantir que todas as células recebam luz. Para tanto ele possui um sistema de agitação, que muda as células de lugar fazendo que todas recebam a mesma quantidade de luz para realizar fotossíntese. Essa agitação, no entanto, tem que ter uma medida exata, pois com muita agitação as células não crescem e com pouca elas não recebem a luz suficiente. Além disso é necessário borbulhar CO2, pois uma cultura muito densa necessita de mais CO2 do que o que é fornecido pela superfície do reator. Quando o CO2 é borbulhado o pH se altera, sendo necessário equilibrá-lo novamente. Com todo esse sistema artificial são garantidas as condições que as algas necessitam para que a cultura cresça de forma adequada para, além de sequestrar o CO2 ambiente, formar-se uma biomassa de qualidade.
A qualidade da biomassa é de fundamental importância para as suas demais utilizações. Está em teste a possibilidade de seu uso agrícola, sua potencialidade energética e uso como alimento para zooplanton. Estas aplicações fazem da pesquisa um projeto interdisciplinar, envolvendo outros grupos de trabalho do DB e do Departamento de Hidrobiologia (DHB) da UFSCar, além do Departamento de Engenharia Mecânica da USP-São Carlos e colaboradores da Unesp. Em relação à aplicação agrícola, a alga é usada para cultivo de hortaliças, por meio de soluções hidropônicas, e também em um subprojeto de peletização de sementes. Este processo proporciona um maior aproveitamento de semestres de plantas do cerrado a partir da mucilagem higroscópica (capacidade de absorver água) que a alga possui, fazendo a semente carregar em si uma umidade que aumenta a germinação nessa região. Para a análise da potencialidade energética o cultivo é feito em cestos de 30 a 60 litros e, posteriormente, a biomassa é separada da parte líquida por centrifugação ou com filtros. A massa, então, é queimada e é analisado seu comportamento térmico. Com a biomassa separada da parte líquida também são analisados seus componentes, como quantidade de lipídios, carboidratos e proteínas, para saber quanto de cada biomolécula há em cada célula, o que posteriormente é utilizado em outras análises, de acordo com o que se pretende. A análise pode servir, por exemplo, para se saber quanto de CO2 determinada quantidade de biomassa pode sequestrar, calculando-se, assim, os créditos de carbono que o usuário do sistema recuperou.
A partir do projeto foram concluídos até o momento uma iniciação científica, um mestrado e um doutorado e estão em desenvolvimento mais um doutorado, dois mestrados e quatro iniciações. Cada uma dessas pesquisas aborda um foco dentro do projeto, desde o cultivo da microalga até as possíveis utilizações da biomassa. Lombardi conta ainda que o reator em desenvolvimento pode servir para diversas espécies, o que possibilita a criação de uma biomassa controlada, que pode ser usada para fármacos, antioxidante e outros que necessitam de um produto limpo.
O projeto está em seu último ano, de um total de três, e ainda pretende testar e encontrar outras utilizações para a biomassa enquanto produto, juntamente com seu objetivo principal de retirar gás carbônico da atmosfera, auxiliando cada vez mais o meio ambiente.
A fotossíntese é o processo pelo qual seres clorofilados, como plantas, algumas algas e bactérias, se alimentam. A clorofila é um componente da célula que permite que água e gás carbônico sejam transformados em oxigênio, água, glicose e energia, sendo estes dois últimos fundamentais para a sobrevivência do ser. O processo de transformação envolve reações químicas que são principalmente ativadas pela presença de luz, o que dá o nome de fotossíntese ao processo (foto = luz).
Dados da literatura sugerem que as estratégias biológicas são importantes na mitigação do CO2 e poderiam contrabalançar de 10 a 20% das emissões por combustíveis fósseis até o ano 2050. Para contribuir com estes dados, a pesquisa cultiva células de Chlorella vulgaris em culturas estanques em laboratório sob condições controladas, onde são definidas as variáveis pH, concentração dos nutrientes nitrato e fosfato, de vitaminas e sistema de borbulhamento de CO2. Este controle visa uma maior taxa de crescimento da biomassa algal. Após definidas as condições ideais, estas são testadas em laboratório e nos fotobiorreatores instalados no ambiente natural. O balanço de CO2 é efetuado em cada amostragem, assim como a análise da composição bioquímica da microalga. Desta forma, ao cultivar as microalgas em um ambiente favorável com os nutrientes e demais variáveis em situação ideal o metabolismo delas usará o gás carbônico do ambiente, diminuindo, assim, sua quantidade no local em que o fotobiorreator estiver instalado.
Um dos grandes desafios da pesquisa é o desenvolvimento de um fotobiorreator híbrido, semi-fechado, o qual una as vantagens dos dois tipos existentes aberto e fechado. O reator fechado apresenta como vantagem principal o fato de separar a cultura do local que a envolve, não contaminando a biomassa produzida e possibilitando um maior controle de sua qualidade e densidade. Entretanto, ao realizar o cultivo em um recipiente fechado, mas que receba luz, o recipiente aquece resultando na morte da biomassa. Portanto, criando-se um sistema híbrido é possível controlar a qualidade/densidade da biomassa, sem aquecê-la. Para Lombardi, o grande objetivo do projeto é a criação de biomassa com qualidade controlada. Para isso é necessário realizar todo o processo em um sistema que está sendo criado. Esse sistema é um processo patenteável, uma vez que o projeto é 50% da empresa Braskem financiadora do projeto juntamente com a Fapesp - e 50% da UFSCar.
O fotobiorreator é um sistema de cultura que precisa garantir que todas as células recebam luz. Para tanto ele possui um sistema de agitação, que muda as células de lugar fazendo que todas recebam a mesma quantidade de luz para realizar fotossíntese. Essa agitação, no entanto, tem que ter uma medida exata, pois com muita agitação as células não crescem e com pouca elas não recebem a luz suficiente. Além disso é necessário borbulhar CO2, pois uma cultura muito densa necessita de mais CO2 do que o que é fornecido pela superfície do reator. Quando o CO2 é borbulhado o pH se altera, sendo necessário equilibrá-lo novamente. Com todo esse sistema artificial são garantidas as condições que as algas necessitam para que a cultura cresça de forma adequada para, além de sequestrar o CO2 ambiente, formar-se uma biomassa de qualidade.
A qualidade da biomassa é de fundamental importância para as suas demais utilizações. Está em teste a possibilidade de seu uso agrícola, sua potencialidade energética e uso como alimento para zooplanton. Estas aplicações fazem da pesquisa um projeto interdisciplinar, envolvendo outros grupos de trabalho do DB e do Departamento de Hidrobiologia (DHB) da UFSCar, além do Departamento de Engenharia Mecânica da USP-São Carlos e colaboradores da Unesp. Em relação à aplicação agrícola, a alga é usada para cultivo de hortaliças, por meio de soluções hidropônicas, e também em um subprojeto de peletização de sementes. Este processo proporciona um maior aproveitamento de semestres de plantas do cerrado a partir da mucilagem higroscópica (capacidade de absorver água) que a alga possui, fazendo a semente carregar em si uma umidade que aumenta a germinação nessa região. Para a análise da potencialidade energética o cultivo é feito em cestos de 30 a 60 litros e, posteriormente, a biomassa é separada da parte líquida por centrifugação ou com filtros. A massa, então, é queimada e é analisado seu comportamento térmico. Com a biomassa separada da parte líquida também são analisados seus componentes, como quantidade de lipídios, carboidratos e proteínas, para saber quanto de cada biomolécula há em cada célula, o que posteriormente é utilizado em outras análises, de acordo com o que se pretende. A análise pode servir, por exemplo, para se saber quanto de CO2 determinada quantidade de biomassa pode sequestrar, calculando-se, assim, os créditos de carbono que o usuário do sistema recuperou.
A partir do projeto foram concluídos até o momento uma iniciação científica, um mestrado e um doutorado e estão em desenvolvimento mais um doutorado, dois mestrados e quatro iniciações. Cada uma dessas pesquisas aborda um foco dentro do projeto, desde o cultivo da microalga até as possíveis utilizações da biomassa. Lombardi conta ainda que o reator em desenvolvimento pode servir para diversas espécies, o que possibilita a criação de uma biomassa controlada, que pode ser usada para fármacos, antioxidante e outros que necessitam de um produto limpo.
O projeto está em seu último ano, de um total de três, e ainda pretende testar e encontrar outras utilizações para a biomassa enquanto produto, juntamente com seu objetivo principal de retirar gás carbônico da atmosfera, auxiliando cada vez mais o meio ambiente.
21/08/2012
11:03:00
26/08/2012
23:59:00
Débora Taño
Sim
Não
4903