Invertebrados aquáticos no detrito de Salvinia herzogii de la Sota em lagos rasos do sul do Brasil

A colonização por invertebrados aquáticos no detrito de Salvinia herzogii foi estudada em dois lagos rasos subtropicais de diferentes estados tróficos (eutrófico e oligotrófico) localizados no campus Carreiros da Universidade Federal do Rio Grande, extremo sul do Brasil. Aproximadamente 6g (peso úmido) de S. herzogii foram incubados em experimentos com litter bags (30 X 20 cm com 10 mm de malha) e a decomposição do detrito acompanhada durante 110 dias (entre setembro de 2008 e janeiro de 2009), período no qual o detrito decompôs-se cerca de 95%. Quatro réplicas foram retiradas após os intervalos de 1, 30, 60, 90 e 110 dias de incubação e o detrito foi limpo em água corrente sob peneira de 250µm de malha para que fossem retidos os organismos e depois fixados em álcool 80%. As plantas depois de limpas foram secas à 60ºC por 72 horas para obtenção do peso seco, depois trituradas, para as análises de nitrogênio e fósforo total e para obtenção do peso seco livre de cinzas, equivalente a porcentagem de massa remanescente (%R). Os invertebrados foram identificados até o menor nível taxonômico possível e depositados na coleção de Invertebrados Límnicos – ICB - FURG. Para cada amostra foram calculadas a riqueza e a densidade de táxons, os índices de diversidade de Shannon - Wiener (H’), homogeneidade de Pielou (J). Para determinar qual grupo de invertebrados foi mais importante para a estruturação da comunidade em cada lago, foi realizada a análise de espécies indicadoras (indicator especies analysis). Um total de 32.399 organismos distribuídos em 38 táxons foram registrados para os lagos estudados. Dezoito táxons foram comuns entre os lagos em cada experimento. Um total de 1.449.612 ind. 100g PS no ambiente eutrófico e 372.380 ind. 100g PS para o ambiente oligotrófico foi registrado (p=0,4771). O táxon mais abundante encontrado para o lago eutrófico foi Goeldichironomus (Chironomidae; 81% de todos os organismos coletados), enquanto queno lago oligotrófico, o táxon mais abundante foi Caenis (Caenidae; 29,1% de todos os organismos coletados). A colonização do detrito foi rápida, nas primeiras 24 horas foram registrados 10 táxons nos lagos eutrófico e oligotrófico, sendo os predadores o grupo dominante (52 e 70%, respectivamente) neste período. Durante o período do experimento,no lago eutrófico, os coletores-catadores foram os mais abundantes (91,2 % do número total de organismos), seguido de coletores-filtradores (4,7 %) e predadores (3,5 %). No lago oligotrófico, os coletores-catadores foram os mais abundantes (34,1 % do número total de organismos), seguido de predadores (26,8 %), raspadores (24,9 %) e fragmentadores (10,5 %). O Índice de diversidade acompanhou os aumentos de densidade durante os experimentos, sendo que o valor máximo observado foi no lago oligotrófico(H’=2,31) no 60º dia de incubação, enquanto que o menor valor foi registrado para o lago eutrófico (H’=0,19) no 110º dia de incubação. A taxa de decomposição de S. herzogii foi diferente no lago eutrófico (k = 0,019; R2 = 0,88) e oligotrófico (k = 0,021; R2 = 0,81),porém essa diferença não foi significativa (ANCOVA; F = 6,38 e p = 0,6755).

Remoção de fósforo pela cianobactéria aphanothece microscopia nageli em cultivos heterotróficos

Nesta dissertação foi demostrada a potencialidade da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em cultivo heterotrófico para remover fósforo do efluente de laticínio, bem como o efeito da temperatura no bioprocesso. Para tanto o trabalho é composto por dois artigos. O primeiro intitula-se “Influência da temperatura na remoção de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli em biorreatores heterotróficos”, e teve por objetivo avaliar a eficiência da cianobactéria em remover heterotroficamente fósforo total dissolvido do efluente de processamento de laticínios. A análise dos resultados mostrou que a remoção de fósforo é independente de sua concentração no sistema, porém depende fortemente da temperatura. Ficou demostrado, que a remoção é altamente sensível a temperatura principalmente no intervalo de 10ºC – 20ºC e nessas condições a operacionalidade do biorreator deverá ser ajustada para manutenção da eficiência do processo. O segundo artigo tem como título “Dinâmica de remoção de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli em biorreatores heterotróficos” e avaliou a remoção das formas de fósforo reativo, fósforo hidrolisável, fósforo total e fósforo orgânico, total e dissolvida, bem como de DQO e NNTK nas temperaturas de 10ºC, 20ºC e 30ºC em 24 h, a fim de investigar a dinâmica de remoção de diferentes formas de fósforo do efluente de laticínio em biorreatores heterotróficos. Foi possível concluir que a fração de fósforo predominante no efluente de laticínio foi a orgânica dissolvida, seguida de fósforo reativo dissolvido. A cianobactéria foi capaz de remover formas simples de fósforo, como reativo e complexas, fósforo hidrolisável e orgânico, bem como DQO e N-NTK. No que se refere ao fósforo suspenso, foi verificado que as frações de fósforo orgânico suspenso e fósforo suspenso total apresentaram baixa remoção. Foi observado que no intervalo de 20ºC a 30ºC foi registrado o maior desempenho quanto à remoção de fósforo para um tempo de detenção hidráulica de 16 h. Nos experimentos realizados à temperatura de 20ºC foram registrados os melhores valores cinéticos resultando em uma máxima concentração celular de 0,84 g.L-1, velocidade máxima de crescimento de 8,64 dias-1 e produtividade de 3,85 g.L-1. dia-1. Assim, a análise dos resultados permite concluir que a remoção de fósforo, DQO e N-NTK em condições heterotróficas por Aphanothece microscopica Nägeli é rota em potencial para o tratamento de efluente de laticínio.

Dinâmica do fósforo em cultivo heterotrófico e produção de compostos celulares por cianobactéria integrado a biorrefinarias agroindustriais

O objetivo desta tese foi avaliar a dinâmica do fósforo em cultivo heterotrófico e produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli visando avaliar a perspectiva de implementação de uma biorrefinaria microalgal. Desta forma, foi avaliado o comportamento do micro-organismo em estudo no cultivo heterotrófico, utilizando como meio de cultivo o efluente de laticínios. O trabalho foi desenvolvido em 3 etapas. Em um primeiro momento foi avaliada a influência da temperatura (20 e 30°C) e os valores máximos e mínimos de nutrientes, em especial do fósforo dissolvido reativo (PDR), disponíveis no efluente de laticínio, na remoção de nutrientes. Os resultados demonstraram que a concentração inicial de fósforo dissolvido e a temperatura exerceram influência no crescimento celular e na eficiência de remoção de nutrientes. Em termos de otimização de processo os cultivos conduzidos a 20°C e maiores concentrações de PDR (5,5 mg.L-1 ) no efluente de laticínio, foram os mais eficientes na conversão de poluentes em biomassa e remoção de nutrientes. A segunda etapa foi desenvolvida com o objetivo de avaliar a dinâmica de distribuição de fósforo na fase líquida e sólida do reator heterotrófico, quando o efluente de laticínio foi tratado pela Aphanothece microscopica Nägeli, a 20°C e nas máximas concentrações de fósforo dissolvido encontradas no efluente. Foi demonstrado que as formas fosforadas na fase líquida do reator se caracterizam pela predominância da fração dissolvida em comparação à particulada e por apresentar como fração predominante a de fósforo orgânico. No que se refere à fase sólida, ficou demonstrado que a Aphanothece microscopica Nägeli, quando cultivada heterotroficamente apresenta 3,8 vezes mais fósforo que o requerido para o crescimento celular. Ficando demonstrado ainda que a remoção biológica de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli pode resultar em substanciais aportes financeiros para as estações de tratamento de efluentes. Uma terceira etapa foi desenvolvida, a qual teve como objetivo avaliar a estimativa de produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli, a partir do efluente de laticínio, bem como o efeito da redução de temperatura de cultivo no teor de lipídios , no momento em que é obtida a máxima concentração deste componente celular, nas condições otimizadas.Foi obtido na fase logarítmica de crescimento, concentrações de 41,8 % de proteinas, carboidratos 28,5 %, lipídios 10,4 % e minerais 10,8 %. O maior teor de lipídio registrado a 20°C correspondeu a biomassa analisada na fase logarítmica.Com a redução da temperatura para 5°C por um período de 30 h é possível obter concentrações de lipídios 2,4 vezes superior ao registrado na fase logarítmica a 20 °C. No entanto, não foram indicadas diferenças significativas (p≤0,05) em função da temperatura entre as concentrações de lipídios obtidas para a biomassa a 10°C em 40 h. O perfil de ácidos graxos da biomassa gerada a 20°C, apresentou como ácidos graxos majoritários, os ácidos graxos: palmítico, oléico, γ-linolênico, palmitoleico e esteárico, resultando um aumento na concentração de ácidos graxos saturados as espensa dos insaturados, quando a temperatura é reduzida. Em paralelo,um reator heterotrófico descontinuo foi definido, ficando demonstrado que a extrapolação da operação em batelada para contínua requer um biorreator heterotrófico com volume útil de trabalho de 240,51 m 3 , permitindo tratar 950 m3 diários de efluente, gerando 11,8 kg.d-1 de biomassa útil para produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli, visando à simultânea remoção de matéria orgânica, nitrogênio total e fósforo total, gerando insumos que podem suportar a implementação de uma biorrefinaria microalgal.