Efeito das condições ambientais na produtividade lipídica da Dunaliella tertiolecta

Este trabalho teve como objectivo a optimização das condições de crescimento de biomassa algal tendo em vista a sua utilização como fonte de lípidos para biocombustíveis. Assim, procedeu-se à inoculação de duas estirpes, a Dunaliella tertiolecta (água salgada) e a Tetraselmis subcordiformis (água salobra), seleccionando-se a Dunaliella tertiolecta uma vez que esta apresentou um crescimento mais rápido. Escolhida a estirpe a usar, avaliou-se a influência da composição do meio de cultura da espécie, variando-se a concentração de macronutrientes (Magnésio, Potássio, Azoto, Fósforo) e de micronutrientes (Manganês, Zinco, Ferro, Cobalto) presentes no meio em 10 e 20 vezes, comparativamente à do meio de cultura padrão, o meio Artificial Seawater Medium with Vitamins. Avaliou-se o crescimento algal, a uma temperatura de 25 ºC ± 2 ºC, com uma intensidade de iluminação de 5000 lux (lâmpadas luz dia) e fotoperíodos 12:12 h, controlando possíveis contaminações nas culturas em estudo. Para os ensaios realizados com a Dunaliella tertiolecta, os melhores resultados para a produtividade média e máxima de biomassa, 63,06 mgbiomassa seca/L.dia e 141,79 mgbiomassa seca/L.dia, respectivamente, foram obtidos no ensaio em que se fez variar 10 vezes a concentração de azoto (sob a forma de nitrato). Os resultados mais satisfatórios para o teor lípidico e para a produtividade lipídica máxima, 33,45% e 47,43 mgóleo/L.dia respectivamente, também foram obtidos no ensaio em que se fez variar 10 vezes a concentração de azoto (sob a forma de nitrato), (com extracção dos lípidos usando o método de Bligh e Dyer). Foram testados dois solventes para a extracção de lipídos, o clorofórmio e o hexano, tendose obtido resultados superiores com o clorofórmio, comparativamente aos obtidos quando se usou hexano, com excepção do ensaio em que se aumentou 20 vezes a concentração de fósforo no meio de cultura das microalgas. Verificou-se que, em todos os ensaios foi atingido o estado estacionário sensivelmente na mesma altura, isto é, decorridos cerca de 25 dias após o início do estudo, excepto os ensaios em que se fez variar a concentração de cobalto, para os quais as culturas não se adaptaram às alterações do meio, acabando por morrer passados 15 dias. A adição dos macronutrientes e micronutrientes usados nos ensaios, nas quantidades testadas, não influenciou significativamente a produtividade lipídica, com excepção do azoto e ferro. Conclui-se que o aumento da concentração de azoto para 10x o valor padrão potencia o aumento da produtividade lipídica máxima para mais do dobro (3,6 vezes – Padrão: 13,25 mgóleo/L.dia; 10x N: 47,43 mgóleo/L.dia) e que o aumento da concentração de ferro para 10x o valor padrão potencia o aumento da produtividade lipídica máxima para aproximadamente o dobro (1,9 vezes - Padrão: 14,61 mgóleo/L.dia; 10x Fe: 28,04 mgóleo/L.dia). Nos ensaios realizados com adição de azoto ou ferro, os resultados obtidos para a concentração, teor lípidico e produtividade lipídica máxima, foram sempre superiores aos do padrão correspondente, pelo que se pode concluir que estes ensaios se apresentam como os mais promissores deste estudo, embora o ensaio mais satisfatório tenha sido aquele em que se promoveu a alteração da concentração de azoto para 10 vezes o valor padrão.

This study aimed to optimize the growth conditions of algae biomass, considering its use as a source of lipids for biofuels. Therefore, two strains were inoculated, Dunaliella tertiolecta (saltwater) and Tetraselmis subcordiformis (brackish water), in order to choose the one that presented a faster growth, being Dunaliella tertiolecta the fastest growing specie. The selection of the strain to be used was followed by varying the composition of the culture medium used for the two species (Artificial Seawater Medium with Vitamins), changing the concentration of macronutrients (Magnesium, Potassium, Nitrogen, Phosphorous), as well as of micronutrients (Manganese, Zinc, Iron, Cobalt) by a factor of 10 and 20, relatively to the ones of the standard culture medium. The algae growth was assessed, at a temperature of 25 ºC ± 2 ºC, illumination intensity of 5000 lux (daylight lamps) and photoperiods 12:12 h, by checking potential contamination of the cultures under study. The best results for the average and maximum biomass productivity, 63.06 mgdry biomass/L.day and 141.79 mgdry biomass/L.day, respectively, were obtained in the test where the nitrogen concentration (in the form of nitrate) was increased by a factor of 10. The most satisfying results for the lipid content and maximum lipid productivity 33.45% and 47.43 mgoil/L.day, respectively, were also obtained in the test where the nitrogen concentration (in the form of nitrate) was changed by 10 times (with lipid extraction using the Bligh and Dyer method). Two solvents (chloroform and hexane) were tested for the extraction of lipids and chloroform has produced superior results when compared to those obtained for extraction with hexane except for the assay when the concentration of phosphorus in the culture medium was increased 20 times. In all the tests done, the stationary phase was attained essentially at the same time, i.e. after 25 days from the beginning of the study, except in the tests where the cobalt concentration was increased. In these tests, the cultures didn't adapt to the cobalt variations, leading to their death after 15 days from the beginning of the test. The addition of macronutrients and micronutrients in the quantities tested, did not influence the lipid productivity, with the exception of nitrogen and iron. It is concluded that increasing the concentration of nitrogen to the standard value of 10x increases the maximum lipid productivity growth more than doubled (3,6 times - Standard: 13,25 mgoil/L.day; 10x N: 47,43 mgoil/L.day) and that increasing the concentration of iron to the standard value of 10x increases the maximum lipid productivity increased to nearly double (1,9 times - Standard: 14,61 mgoil/L.day; 10x Fe: 28,04 mgoil/L.day). In the tests with nitrogen or iron addition, the results obtained for the concentration, lipid content, and maximum lipid productivity were always higher relatively to the corresponding standard conditions. Therefore, it can be concluded that these tests are the most promising of this study, even though the most satisfying test was the one where the nitrogen concentration was varied to 10 times of the standard value.