Valora����o do efluente da ind��stria processadora de pescado por incorpora����o de nutrientes em aphanothece microscopica n��geli

Nesta tese procurou-se demonstrar a valora����o do efluente do processamento de pescado por incorpora����o dos nutrientes em Aphanothece microscopica N��geli a diferentes temperaturas. Para tanto o trabalho �� composto de cinco artigos que objetivaram avaliar sob o ponto de vista do tratamento do efluente pela cianobact��ria Aphanothece e a separa����o e avalia����o da biomassa gerada. O primeiro artigo intitula-se ���Influ��ncia da temperatura na remo����o de nutrientes do efluente da ind��stria de pescado por Aphanothece microscopica N��geli���, e teve por objetivo avaliar a influ��ncia da temperatura (10, 20 e 30��C) em um sistema de tratamento pela cianobact��ria Aphanothece na remo����o de mat��ria org��nica, nitrog��nio e f��sforo do efluente oriundo do processamento de pescado. A an��lise dos resultados mostrou que a temperatura influenciou significativamente na remo����o de DQO, NTK, N-NH4 + e P-PO4 -3 . Para os experimentos a 20 e 30��C todos os limites estabelecidos para os par��metros avaliados foram atingidos. O segundo artigo intitulado ���Efeito de coagulantes no efluente da ind��stria da pesca visando �� separa����o de biomassa quando tratado por cianobact��ria��� avaliou o efeito da concentra����o e pH de dois tipos de coagulantes, cloreto f��rrico (FeCl3) e sulfato de alum��nio (Al2(SO4)3), na separa����o da biomassa da cianobact��ria Aphanothece microscopica N��geli cultivada em efluente da ind��stria da pesca, assim como a remo����o de mat��ria org��nica e nutrientes do efluente. Os resultados indicaram que o coagulante FeCl3 foi mais eficaz na remo����o de todos os par��metros testados. No que concerne �� separa����o da biomassa, com um n��mero de seis lavagens foi removido cerca de 97,6% da concentra����o de FeCl3 adicionado inicialmente. O terceiro artigo com o t��tulo ���Caracteriza����o da biomassa de Aphanothece microscopica N��geli gerada no efluente da ind��stria da pesca em diferentes temperaturas de cultivo��� avaliou a composi����o qu��mica da biomassa da cianobact��ria Aphanothece microscopica N��geli quando desenvolvida em meio de cultivo padr��o BG11 e no efluente do processamento de pescado. O quarto artigo teve como t��tulo ���Influ��ncia do meio de cultivo e temperatura em compostos nitrogenados na cianobact��ria Aphanothece microscopica N��geli��� objetivou avaliar o teor de compostos nitrogenados presentes na biomassa da cianobact��ria Aphanothece microscopica N��geli quando cultivada em meio padr��o e no efluente da ind��stria da pesca nas diferentes fases de crescimento. Para o estudo da composi����o qu��mica e nitrogenados no efluente foram realizados experimentos nas temperaturas de 10, 20 e 30��C. As concentra����es de prote��na, cinzas e pigmentos aumentaram com o aumento da temperatura. Por outro lado, foi observada uma redu����o do teor de lip��dios e carboidratos com o aumento da temperatura. O ��on am��nio juntamente com os ��cidos nucl��icos representa uma importante fra����o do nitrog��nio n��o prot��ico presente na biomassa da cianobact��ria Aphanothece. Ficou demonstrada a influ��ncia do meio de cultivo na concentra����o de nitrog��nio, bem como a determina����o de prote��na pelo m��todo de Kjeldahl superestima a concentra����o prot��ica em cianobact��rias. O quinto artigo intitulado ���Produ����o de prote��na unicelular a partir do efluente do processamento do pescado: modelagem preditiva e simula����o��� avaliou a produ����o de prote��na unicelular atrav��s do cultivo da cianobact��ria Aphanothece microscopica N��geli no efluente da ind��stria da pesca. Os dados cin��ticos de crescimento celular foram ajustados a quatro modelos matem��ticos (Log��stico, Gompertz, Gompertz Modificado e Baranyi). Os resultados demonstraram que o modelo Log��stico foi considerado o mais adequado para descrever a forma����o de biomassa. A an��lise preditiva mostrou a possibilidade da obten����o de 1,66, 18,96 e 57,36 kg.m-3.d-1 de biomassa por volume do reator em 1000 h de processo cont��nuo, para as temperaturas de 10, 20 e 30��C, respectivamente.

Remo����o de f��sforo pela cianobact��ria aphanothece microscopia nageli em cultivos heterotr��ficos

Nesta disserta����o foi demostrada a potencialidade da cianobact��ria Aphanothece microscopica N��geli em cultivo heterotr��fico para remover f��sforo do efluente de latic��nio, bem como o efeito da temperatura no bioprocesso. Para tanto o trabalho �� composto por dois artigos. O primeiro intitula-se ���Influ��ncia da temperatura na remo����o de f��sforo por Aphanothece microscopica N��geli em biorreatores heterotr��ficos���, e teve por objetivo avaliar a efici��ncia da cianobact��ria em remover heterotroficamente f��sforo total dissolvido do efluente de processamento de latic��nios. A an��lise dos resultados mostrou que a remo����o de f��sforo �� independente de sua concentra����o no sistema, por��m depende fortemente da temperatura. Ficou demostrado, que a remo����o �� altamente sens��vel a temperatura principalmente no intervalo de 10��C ��� 20��C e nessas condi����es a operacionalidade do biorreator dever�� ser ajustada para manuten����o da efici��ncia do processo. O segundo artigo tem como t��tulo ���Din��mica de remo����o de f��sforo por Aphanothece microscopica N��geli em biorreatores heterotr��ficos��� e avaliou a remo����o das formas de f��sforo reativo, f��sforo hidrolis��vel, f��sforo total e f��sforo org��nico, total e dissolvida, bem como de DQO e NNTK nas temperaturas de 10��C, 20��C e 30��C em 24 h, a fim de investigar a din��mica de remo����o de diferentes formas de f��sforo do efluente de latic��nio em biorreatores heterotr��ficos. Foi poss��vel concluir que a fra����o de f��sforo predominante no efluente de latic��nio foi a org��nica dissolvida, seguida de f��sforo reativo dissolvido. A cianobact��ria foi capaz de remover formas simples de f��sforo, como reativo e complexas, f��sforo hidrolis��vel e org��nico, bem como DQO e N-NTK. No que se refere ao f��sforo suspenso, foi verificado que as fra����es de f��sforo org��nico suspenso e f��sforo suspenso total apresentaram baixa remo����o. Foi observado que no intervalo de 20��C a 30��C foi registrado o maior desempenho quanto �� remo����o de f��sforo para um tempo de deten����o hidr��ulica de 16 h. Nos experimentos realizados �� temperatura de 20��C foram registrados os melhores valores cin��ticos resultando em uma m��xima concentra����o celular de 0,84 g.L-1, velocidade m��xima de crescimento de 8,64 dias-1 e produtividade de 3,85 g.L-1. dia-1. Assim, a an��lise dos resultados permite concluir que a remo����o de f��sforo, DQO e N-NTK em condi����es heterotr��ficas por Aphanothece microscopica N��geli �� rota em potencial para o tratamento de efluente de latic��nio.

Produ����o de carboidratos a partir do efluente de latic��nios tratado por cianobact��ria

Nesta tese foi demonstrado o potencial de produ����o de carboidratos por Aphanothece microscopica N��geli cultivada no efluente oriundo de uma ind��stria de latic��nios. Para tanto, o trabalho �� composto de quatro artigos que objetivaram avaliar a produ����o de carboidratos em fun����o da temperatura, in��culo e raz��es C/N e N/P do elfluente, bem como a possibilidade de re��so da ��gua residu��ria. Foram utilizadas temperaturas de (10, 20 e 30��C) e in��culo (100, 200 e 300 mg.L-1). A melhor condi����o indicada foi quando utilizou-se a temperatura de 30��C e 200 mg.L-1 de in��culo. Na sequ��ncia, considerando a temperatura e a concentra����o celular selecionada, foi estudada a influ��ncia das raz��es C/N e N/P na produ����o de carboidratos. Para tal, C/N (20, 40 e 60) e N/P (5, 10 e 15) na produ����o de carboidratos extracelulares foram avaliadas em cultivos a 30��C, tendo como in��culo 200 mg.L-1. Os melhores resultados obtidos, foram quando foi utilizado C/N 60 e N/P 10. Uma vez definidas as melhores condi����es de produ����o de carboidratos, foi estudado o processo de separa����o de biomassa do meio de cultivo, a partir dos coagulantes FeCl3, Al2(SO4)3 e tanino. O efeito dos coagulantes na separa����o da biomassa foram estudados, quanto ao pH (6,0, 7,0 e 8,0) e concentra����o de coagulantes (50, 300 e 550 mg.L-1), utilizando como par��metro de medida, a efici��ncia de remo����o de DQO, turbidez e s��lidos suspensos (SS). Os resultados demonstraram que as concentra����es de coagulantes influenciaram significativamente ao n��vel de signific��ncia de 5 %, na separa����o da biomassa, com efici��ncia significativa na remo����o da DQO, turbidez e SS. A melhor condi����o avaliada foi a que utilizou tanino na concentra����o de 300 mg.L-1 e pH 7,0, o que resultou em uma ��gua residu��ria com remo����o m��dia de 96 % da turbidez, com potencial de ser reutilizada. Por fim, foi realizada a identifica����o de carboidratos gerados por Aphanothece microscopica N��geli. Os resultados evidenciaram uma biomassa com at�� 33,5 % de carboidratos totais, perfazendo uma fra����o de carboidratos extracelulares, na fase estacion��ria de crescimento celular, de aproximadamente 25 % e 8 % os carboidratos da parede celular. Ficou demonstrado ainda que a composi����o dos carboidratos extracelulares do microorganismo em estudo �� constitu��do por mono e dissacar��deos perfazendo concentra����es na ordem de 12,88 % de glicose, 3,54 % de rafinose, 3,43 % sacarose, 2,13 % de frutose e 2,45 % de ribose. Ficou demonstrado o potencial de produ����o de carboidratos por Aphanothece microscopica N��geli quando cultivada no efluente da ind��stria de latic��nios.

Din��mica de nitrog��nio em cultivo heterotr��fico a partir de cianobact��ria sob o escopo de biorrefinarias agroindustriais

O trabalho teve por objetivo avaliar a din��mica de nitrog��nio, em cultivo heterotr��fico, a partir da cianobact��ria Aphanothece microscopica N��geli, sob o escopo de uma biorrefinaria. Neste sentido, foi avaliada a contribui����o dos compostos nitrogenados n��o proteicos, na din��mica de distribui����o do nitrog��nio, na biomassa gerada pelo micro-organismo em estudo, quando cultivado em sistema autotr��fico e heterotr��fico. Para o cultivo em condi����es autotr��ficas, foi utilizado o meio padr��o BG-11, enquanto que, para o cultivo em condi����es heterotr��ficas, foi empregado o efluente da ind��stria de latic��nios. Inicialmente, foi avaliada a contribui����o dos pigmentos na fra����o nitrogenada n��o proteica tendo como base dois experimentos. No primeiro experimento foi selecionada a melhor condi����o para a produ����o de pigmentos, expressos pela clorofila-a em sistema heterotr��fico, tendo como base os par��metros C/N (20, 40 e 60), N/P (5, 10 e 15) e concentra����o de in��culo (100, 200 e 300 mg.L-1), mediante um planejamento fatorial 23 . Os experimentos foram conduzidos em biorreator heterotr��fico a 20��C, pH 7,6 e aera����o cont��nua de 1VVM. A melhor condi����o de produ����o de pigmento foi indicada como sendo a 200 mg.L-1 de concentra����o celular, raz��es C/N 20 e N/P 10. Com base nestes resultados, um segundo experimento foi delineado, visando avaliar a contribui����o de pigmentos na fra����o de nitrog��nio n��o proteico, bem como avaliar a produ����o de clorofila-a e ficobiliprote��nas (ficocianina, aloficocianina e ficoeritrina), sob influ��ncia da luz e do meio de cultivo. Foi poss��vel destacar teores superiores de ficobiliprote��nas na biomassa gerada no cultivo heterotr��fico. No entanto, com notada diferen��a (p���0,05) nos teores de clorofila-a, quando s��o comparadas as concentra����es na biomassa de meios autotr��ficos (10,7 mg.g-1) e heterotr��ficos (1,0 mg.g-1). Fato este compensado pelo menor tempo de cultivo registrado para atingir o final do experimento, quando o micro-organismo �� cultivado em condi����es heterotr��ficas. Fica demonstrado assim, ainda, a importante contribui����o dos pigmentos na fra����o de nitrog��nio n��o proteico. Na sequ��ncia, um terceiro e quarto experimentos foram delineados, visando avaliar a influ��ncia do nitrog��nio inorg��nico intracelular na fra����o n��o proteica e na produ����o de prote��na, assim como a caracteriza����o da fra����o proteica quanto ao seu perfil aminoac��dico. O estudo da din��mica do nitrog��nio intracelular demonstrou que o N-NH4 + foi a forma nitrogenada predominante, perfazendo importante fra����o de N-NP, sendo, portanto, os teores de N-NP significativamente dependente dos teores de pigmentos e nitrog��nio intracelular. Os aminogramas das biomassas geradas pelos cultivos autotr��ficos e heterotr��ficos indicaram como amino��cidos majorit��rios o ��cido glut��mico e asp��rtico, seguidos por valina, leucina e isoleucina, e como minorit��rios, lisina, glicina e metionina. O perfil aminoac��dico caracterizou-se por apresentar amino��cidos essenciais como isoleucina, metionina + ciste��na, fenilalanina + tirosina, valina e treonina em concentra����es superiores ao preconizado pela FAO/WHO. A caracteriza����o da fra����o proteica quanto ao perfil aminoac��dico qualificou esta biomassa como fonte potencial de prote��na. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram a influ��ncia e din��mica de distribui����o dos compostos nitrogenados em Aphanothece microscopica N��geli. Fica demonstrado, ainda, que a implementa����o do conceito de biorrefino, no tipo de agroind��stria estudado, poder�� representar importantes possibilidades de aproveitamento sustent��vel do efluente gerado.

Din��mica do f��sforo em cultivo heterotr��fico e produ����o de compostos celulares por cianobact��ria integrado a biorrefinarias agroindustriais

O objetivo desta tese foi avaliar a din��mica do f��sforo em cultivo heterotr��fico e produ����o de compostos celulares por Aphanothece microscopica N��geli visando avaliar a perspectiva de implementa����o de uma biorrefinaria microalgal. Desta forma, foi avaliado o comportamento do micro-organismo em estudo no cultivo heterotr��fico, utilizando como meio de cultivo o efluente de latic��nios. O trabalho foi desenvolvido em 3 etapas. Em um primeiro momento foi avaliada a influ��ncia da temperatura (20 e 30��C) e os valores m��ximos e m��nimos de nutrientes, em especial do f��sforo dissolvido reativo (PDR), dispon��veis no efluente de latic��nio, na remo����o de nutrientes. Os resultados demonstraram que a concentra����o inicial de f��sforo dissolvido e a temperatura exerceram influ��ncia no crescimento celular e na efici��ncia de remo����o de nutrientes. Em termos de otimiza����o de processo os cultivos conduzidos a 20��C e maiores concentra����es de PDR (5,5 mg.L-1 ) no efluente de latic��nio, foram os mais eficientes na convers��o de poluentes em biomassa e remo����o de nutrientes. A segunda etapa foi desenvolvida com o objetivo de avaliar a din��mica de distribui����o de f��sforo na fase l��quida e s��lida do reator heterotr��fico, quando o efluente de latic��nio foi tratado pela Aphanothece microscopica N��geli, a 20��C e nas m��ximas concentra����es de f��sforo dissolvido encontradas no efluente. Foi demonstrado que as formas fosforadas na fase l��quida do reator se caracterizam pela predomin��ncia da fra����o dissolvida em compara����o �� particulada e por apresentar como fra����o predominante a de f��sforo org��nico. No que se refere �� fase s��lida, ficou demonstrado que a Aphanothece microscopica N��geli, quando cultivada heterotroficamente apresenta 3,8 vezes mais f��sforo que o requerido para o crescimento celular. Ficando demonstrado ainda que a remo����o biol��gica de f��sforo por Aphanothece microscopica N��geli pode resultar em substanciais aportes financeiros para as esta����es de tratamento de efluentes. Uma terceira etapa foi desenvolvida, a qual teve como objetivo avaliar a estimativa de produ����o de compostos celulares por Aphanothece microscopica N��geli, a partir do efluente de latic��nio, bem como o efeito da redu����o de temperatura de cultivo no teor de lip��dios , no momento em que �� obtida a m��xima concentra����o deste componente celular, nas condi����es otimizadas.Foi obtido na fase logar��tmica de crescimento, concentra����es de 41,8 % de proteinas, carboidratos 28,5 %, lip��dios 10,4 % e minerais 10,8 %. O maior teor de lip��dio registrado a 20��C correspondeu a biomassa analisada na fase logar��tmica.Com a redu����o da temperatura para 5��C por um per��odo de 30 h �� poss��vel obter concentra����es de lip��dios 2,4 vezes superior ao registrado na fase logar��tmica a 20 ��C. No entanto, n��o foram indicadas diferen��as significativas (p���0,05) em fun����o da temperatura entre as concentra����es de lip��dios obtidas para a biomassa a 10��C em 40 h. O perfil de ��cidos graxos da biomassa gerada a 20��C, apresentou como ��cidos graxos majorit��rios, os ��cidos graxos: palm��tico, ol��ico, ��-linol��nico, palmitoleico e este��rico, resultando um aumento na concentra����o de ��cidos graxos saturados as espensa dos insaturados, quando a temperatura �� reduzida. Em paralelo,um reator heterotr��fico descontinuo foi definido, ficando demonstrado que a extrapola����o da opera����o em batelada para cont��nua requer um biorreator heterotr��fico com volume ��til de trabalho de 240,51 m 3 , permitindo tratar 950 m3 di��rios de efluente, gerando 11,8 kg.d-1 de biomassa ��til para produ����o de compostos celulares por Aphanothece microscopica N��geli, visando �� simult��nea remo����o de mat��ria org��nica, nitrog��nio total e f��sforo total, gerando insumos que podem suportar a implementa����o de uma biorrefinaria microalgal.