Potencial do cultivo de chlorella sp. para biorremediação de efluentes de leite de soja e produção de biocombustíveis

Abstract

As mudanças climáticas são intensificadas pelas emissões de CO2 do uso de combustíveis fósseis, criando uma necessidade urgente de alternativas sustentáveis. Biocombustíveis de terceira geração, como os de microalgas, mitigam essas emissões por meio da biorremediação de efluentes e captura de CO2. Uma fonte significativa de efluente é a produção de leite de soja, que representa uma ameaça aos ecossistemas aquáticos quando descartados de forma inadequada. Nesse sentido o objetivo desta pesquisa foi avaliar cultivo de Chlorella sp. em efluente de leite de soja (SMW) para fins de biorremediação e produção de biocombustíveis. A pesquisa foi conduzida no município de Seropédica, RJ, Brasil. Seis tratamentos foram conduzidos em dois fotobiorreatores (FBRs) considerando três concentrações da SMW, 10, 20 e 30 mL L−1, e duas condições de suplementação de CO2, sem adição e com adição de CO2 a 2% v/v. Os FBRs foram iluminados continuamente com 6 lâmpadas de LED com potência de 40 W cada. Parâmetros físicos diários, como pH, temperatura e irradiância, foram monitorados, e a cinética do tratamento de águas residuais foi analisada medindo nitrogênio total (N), amônio (NH4+), demanda química de oxigênio (DQO) e carbono orgânico total (COT). A extração de lipídios e a análise de ácidos graxos foram conduzidas para avaliação do biodiesel. Um Delineamento Composto Central (CCD) foi inicialmente realizado, com dois fatores independentes (temperatura e irradiância) e densidade óptica (DO) como variável de resposta, modelada por meio de gráficos de superfície de resposta gerados no software R (v. 4.2.3). A biorremediação foi avaliada por meio da verificação da eficiência de remoção de N, NH4+, DQO e COT. Por fim, a análise estatística dos dados foi realizada por ANOVA, seguida do teste de Tukey (p < 0,05), no software R (v. 4.2.3). A extração lipídica foi realizada com clorofórmio pelo método de Randall e Twisselmann no equipamento VELP Scientifica modelo ELS SER 148/3 e os lipídios foram convertidos em ésteres metílicos (FAMEs) por transesterificação. Com base nas análises realizadas, os tratamentos resultaram em uma produção de biomassa seca variando entre 1,4 e 3,2 g L-1 e apresentaram de 78 a 98%x de eficiência de remoção para N, NH4+, DQO e COT. O tratamento que apresentou melhor desempenho na produção de lipídios, proteínas e carboidratos, foi o FBR2CO2 30 mL L-1 com composição de 12,24%; 51,67% e 25,67% respectivamente. Além disso, o cultivo de microalgas no sistema atingiu uma taxa de biofixação de CO2 de 44,96 Mg ano-1 A qualidade do biodiesel atendeu aos padrões internacionais e nacionais, incluindo ASTM D6751 (2024) e ANP (2024). O tratamento com FBR2CO2 30 mL L-1 apresentou produtividade e rendimentos significativos de biodiesel. Esses resultados demonstram que o cultivo de Chlorella sp. em FBRs usando SMW é uma solução promissora para tratamento de águas residuais e produção de biocombustíveis, contribuindo para a transição energética global.