Evaluation of photoperiod effect on the growth and protein content of microalgae

Os recursos renováveis têm recebido um especial interesse nos últimos anos e as microalgas são uma excelente fonte renovável e natural. Estes organismos são fonte de proteínas e lípidos e são aplicadas em aquacultura e na produção de biodiesel. Neste estudo, foi avaliado o efeito do fotoperíodo (Luz: Escuro) 12:12; 18:6; 24:0) e fase de crescimento (logarítmica e estacionária) no conteúdo de proteína em três sistemas modelo biológico: Arthrospira maxima (Cyanobacteria) foi selecionada como espécie de água doce a estudar e para explorar microalgas marinhas foram escolhidas Isochrysis galbana (Haptophyta) e Tetraselmis chuii (Chlorophyta) devido às suas aplicações em aquacultura marinha. Diferentes métodos de rutura celular foram também testados na extração de proteína em fase aquosa. Arthrospira maxima exibiu melhor produção de biomassa e conteúdo de proteína no fotoperíodo de 18L:6D. O mesmo fotoperíodo também atingiu melhor produção de biomassa e conteúdo de proteína em Isochrysis galbana quando comparado com os outros fotoperíodos em estudo. Tetraselmis chuii exibiu melhor produção de biomass no fotoperíodo de 24L:0D, enquanto que o fotoperíodo 18L:6D atingiu melhor conteúdo de proteína.

Efeitos dos fatores ambientais na comunidade de macrófitas em pequenos cursos lóticos perenes subtropicais

Neste estudo foi investigado como a distribuição das espécies e a produção de biomassa de macrófitas aquáticas são influenciadas pelas condições físico-químicas do ambiente. Também foi avaliado como uma espécie com maior potencial competitivo pode interferir na diversidade de espécies da comunidade macrofítica. Para tanto, em cada um dos três arroios, foram dispostos seis transecções, perpendiculares à margem. Em cada transecção foram demarcadas três unidades amostrais de 1m², nas quais foram registrados os parâmetros fitossociológicos cobertura e frequência relativas e valor de importância. A diversidade de espécies foi estimada pelo índice de Shannon, utilizando os valores de cobertura de espécies. Para determinar a biomassa das macrófitas aquáticas foram usados quadrats de 0,25m², alocados dentro da unidade amostral de 1m² usadas para quantificar os dados fitossociológicos, nos mesmos pontos onde foi feito o levantamento de cobertura da vegetação. Utilizamos como variáveis preditoras a velocidade da corrente, radiação solar incidente, coeficiente de sombreamento, vegetação ripária arbórea adjacente, nitrogênio orgânico dissolvido, carbono orgânico dissolvido e condutividade elétrica. Foram registradas 32 espécies de macrófitas aquáticas, distribuídas em 19 famílias e 28 gêneros. Conforme Análise de Correspondência Canônica (CCA), as espécies com maiores valores de biomassa foram relacionadas a unidades amostrais com alta incidência luminosa. As unidades amostrais com dominância de Pistia stratiotes apresentaram menor diversidade de espécies indicando que esta espécie, quando encontra condições que permitam sua proliferação, pode excluir espécies de menor potencial competitivo. De acordo com GLM (Generalized Linear Model), a ausência de vegetação ripária ou presente em apenas uma das margens e baixas velocidades de corrente configura-se em condições favoráveis ao estabelecimento e desenvolvimento de macrófitas aquáticas, possibilitando produção maiores valores de biomassa.

Modelagem aplicada ao processo de biofixação de CO2 por microalgas

A fixação biológica de dióxido de carbono por microalgas é considerada a melhor forma de fixar CO2. Dentre os microrganismos utilizados destaca-se Spirulina platensis devido às suas altas taxas de fixação de CO2 e variedade de aplicações da biomassa gerada. A aplicação de modelos e simulações pode auxiliar na previsão de custos e na escolha das condições ideais de cultivo. Este trabalho teve como objetivo etsabelecer um modelo cinético no qual a iluminância é o fator limitante para o crescimento da microalga Spirulina platensis. A fim de validar o modelo proposto foi utilizada a microalga S. platensis, cultivada em meio Zarrouk modificado (NaHCO3 1,0 g.L-1 ), em biorreator aberto tipo raceway de 200L, mantido a 30°C, sob iluminação natural. A concentração celular variou de 0,19 a 0,34 g.L-1 e a velocidade específica de crescimento celular obtida a partir da regressão exponencial das curvas de crescimento de cada período iluminado variou de 0,55 a 0,59 d-1 . O modelo proposto gerou dados estimados satisfatórios (r2 =0,97). De acordo com os dados obtidos 16,2% da biomassa é consumida durante o período não iluminado.

Monitoramento por microcontrolador do cultivo de spirulina em fotobiorreator raceway

A oportunidade de produção de biomassa microalgal tem despertado interesse pelos diversos destinos que a mesma pode ter, seja na produção de bioenergia, como fonte de alimento ou servindo como produto da biofixação de dióxido de carbono. Em geral, a produção em larga escala de cianobactérias e microalgas é feita com acompanhamento através de análises físicoquímicas offline. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi monitorar a concentração celular em fotobiorreator raceway para produção de biomassa microalgal usando técnicas de aquisição digital de dados e controle de processos, pela aquisição de dados inline de iluminância, concentração de biomassa, temperatura e pH. Para tal fim foi necessário construir sensor baseado em software capaz de determinar a concentração de biomassa microalgal a partir de medidas ópticas de intensidade de radiação monocromática espalhada e desenvolver modelo matemático para a produção da biomassa microalgal no microcontrolador, utilizando algoritmo de computação natural no ajuste do modelo. Foi projetado, construído e testado durante cultivos de Spirulina sp. LEB 18, em escala piloto outdoor, um sistema autônomo de registro de informações advindas do cultivo. Foi testado um sensor de concentração de biomassa baseado na medição da radiação passante. Em uma segunda etapa foi concebido, construído e testado um sensor óptico de concentração de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 baseado na medição da intensidade da radiação que sofre espalhamento pela suspensão da cianobactéria, em experimento no laboratório, sob condições controladas de luminosidade, temperatura e fluxo de suspensão de biomassa. A partir das medidas de espalhamento da radiação luminosa, foi construído um sistema de inferência neurofuzzy, que serve como um sensor por software da concentração de biomassa em cultivo. Por fim, a partir das concentrações de biomassa de cultivo, ao longo do tempo, foi prospectado o uso da plataforma Arduino na modelagem empírica da cinética de crescimento, usando a Equação de Verhulst. As medidas realizadas no sensor óptico baseado na medida da intensidade da radiação monocromática passante através da suspensão, usado em condições outdoor, apresentaram baixa correlação entre a concentração de biomassa e a radiação, mesmo para concentrações abaixo de 0,6 g/L. Quando da investigação do espalhamento óptico pela suspensão do cultivo, para os ângulos de 45º e 90º a radiação monocromática em 530 nm apresentou um comportamento linear crescente com a concentração, apresentando coeficiente de determinação, nos dois casos, 0,95. Foi possível construir um sensor de concentração de biomassa baseado em software, usando as informações combinadas de intensidade de radiação espalhada nos ângulos de 45º e 135º com coeficiente de determinação de 0,99. É factível realizar simultaneamente a determinação inline de variáveis do processo de cultivo de Spirulina e a modelagem cinética empírica do crescimento do micro-organismo através da equação de Verhulst, em microcontrolador Arduino.

Wild mushrooms and their mycelia as sources of bioactive compounds: antioxidant, anti-inflammatory and cytotoxic properties

Mushrooms are an important source of natural compounds with acknowledged bioactivity. Pleurotus eryngii (DC.) Quél., in particular, is widely recognized for its organoleptic quality and favorable health effects, being commercially produced in great extent. On the other hand, Suillus bellinii (Inzenga) Watling is an ectomycorrhizal symbiont, whose main properties were only reported in a scarce number of publications. Some current trends point toward using the mycelia and the culture media as potential sources of bioactive compounds, in addition to the fruiting bodies. Accordingly, P. eryngii and S. bellinii were studied for their composition in phenolic acids and sterols, antioxidant capacity (scavenging DPPH radicals, reducing power, β-carotene bleaching inhibition and TBARS formation inhibition), anti-inflammatory effect (by down-regulating LPS-stimulated NO in RAW264.7 cells) and anti-proliferative activity (using MCF-7, NCI-H460, HeLa, HepG2 and PLP2 cell lines). Overall, S. bellinii mycelia showed higher contents of ergosterol and phenolic compounds (which were also detected in higher quantity in its fruiting body) and stronger antioxidant activity than P. eryngii. On the other hand, P. eryngii mycelia showed anti-inflammatory (absent in S. bellinii mycelia) and a cytotoxicity similar (sometimes superior) to its fruiting bodies, in opposition to S. bellinii, whose mycelia presented a decreased anti-proliferative activity. Furthermore, the assayed species showed differences in the growth rate and yielded biomass of their mycelia, which should also be considered in further applications.

Avaliação do potencial energético de cana (Arundo donax L.) no Algarve

Dissertação de Mestrado, Energias Renováveis e Gestão de Energia, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016

Indicadores agrometeorológicos obtidos com imagens MODIS na bacia hidrográfica do rio Paracatu.

Para análises dos parâmetros hídricos e de vegetação com ênfases em pivôs de irrigação, usou-se o produto MODIS MOD13Q1, em conjunto com dados agrometeorológicos nas áreas envolvidas pelos municípios do Noroeste de Minas Gerais, dentro da bacia hidrográfica do Rio Paracatu. A Evapotranspiração atual (ET) e a produção de biomassa (BIO) foram obtidas em toda a região de estudo sob diferentes condições termo hídricas, com aplicações do algoritmo SAFER e de Monteith. A produtividade da água (PA) nas áreas com pivôs, na maioria com a cultura do milho, foi estimada como a razão da BIO pela ET e e o resultado multiplicado pelo índice de colheita (IH) para dar a produtividade da água da cultura (PAC). A razão da ET para a evapotranspiração de referência (ET0) foi utilizada na elaboração de um modelo relacionando o coeficiente de cultura (Kc) e os graus-dias acumulados (GDac). Os resultados indicaram que a dinâmica dos parâmetros biofísicos em diferentes agros-ecossistemas pode ser monitorada nas resoluções espacial de 250 m e temporal de 16 dias e que o Kc determinado com imagens MODIS usados operacionalmente no manejo de irrigação.

Rumo ao desenvolvimento sustentável moderno de energia da madeira.

2015

Caraterização e avaliação de populações portuguesas de Opuntia ficus-indica (L.) Miller

Em solos de menor aptidão agrícola a figueira da-índia tem interesse como cultura alternativa, quer para a produção de fruto quer como espécie forrageira. Foram caracterizados e avaliados, quanto ao vigor vegetativo e produção de biomassa, por métodos não destrutivos e nos dois primeiros anos apos a plantação, 16 ecótipos portugueses e duas variedades italianas (“Gialla” e “Bianca”) de figueira-da-índia (Opuntia ficus-indica (L.) Miller). A produção de biomassa e vigor vegetativo foram aferidos através da determinação do número de cladódios, área de cladódios e peso verde por planta. Através da análise biométrica de 180 cladódios, foram estabelecidos modelos lineares para a quantificação não destrutiva da área de cladódios e do peso verde por planta. Não foi possível estabelecer um modelo linear para a quantificação não destrutiva da matéria seca.

Characterization of biomass sorghum cultivars aiming to generate energy for the north region of Mato Grosso, Brazil.

O sorgo biomassa possui elevada produção de biomassa lignocelulósica, surgindo como alternativa de cultivo visando produção de energia renovável. O objetivo deste trabalho foi caracterizar cultivares de sorgo biomassa visando a geração de energia para região Norte de MT. Para tal, implantou-se em 04/12/2014, em Sinop-MT, um experimento no delineamento em blocos casualizados, com três repetições, composto por 36 genótipos de sorgo (34 biomassas e 2 forrageiros). As características avaliadas foram: florescimento, altura de plantas, acamamento, população de plantas, produção de massa verde, produção de massa seca, porcentagem de massa seca e umidade. Os dados foram submetidos a análise de variância e as médias dos genótipos foram agrupadas pelo teste de Scott-Knott. Os materiais forrageiros floresceram, em média, aos 77 dias, enquanto que os genótipos de biomassa floresceram dos 101 aos 130 dias. Enquanto o melhor genótipo forrageiro (Volumax) produziu 11,6 t de massa seca ha -1, 15 genótipos de sorgo biomassa produziram, em média, 24 t. Demonstrando estes serem os de maior interesse de cultivo na região de estudo. A matéria seca produzida pelos genótipos de sorgo biomassa associado a seu poder calorífico demonstram potencial da cultura para produção de energia renovável.

Nutrientes limitantes em pastagens nativas de Panicum zizanoides H.B.K. e Axonopus affinis em um plintossolo da ilha de Marajó, Pará.

Dois experimentos foram realizados em casa de vegetação na Faculdade de Ciências Agrárias do Pará (FCAP) com o objetivo de determinar as deficiências nutricionais das gramíneas nativas: taboquinha (Panicum zizanoides H. B. K.) e pancuã (Axonopus affinis) em um Plintossolo da ilha de Marajó (PA). em 1996. Cada experimento constou dc 13 tratamentos, com três repetições, em um delineamento inteiramente casualizado. Os tratamentos consistiram de uma solução completa (N, P, K, Ca, Mg, S, B, Zn, Cu e Mo), solução completa + calagem. testemunha e soluções obtidas pela omissão dc N, P, K. Ca, Mg. S. Cu, B, Zn e Mo da solução completa. Foram avaliadas a produção forrageira das raízes, parte aérea e o teor de nutrientes das gramíneas aos 43 dias de idade. Os dados obtidos demonstraram que as pastagens nativas responderam à aplicação de fertilizantes (a < 0,01) no Plintossolo da ilha de Marajó. P, N (a <0.01) e K (a <0,05) foram os nutrientes mais limitantes para a produção de matéria seca da parte aérea do capim taboquinha. A omissão de Ca, de Zn e de B aumentou (a < 0.01) a produção de biomassa em relação ao tratamento completo; a aplicação de P incrementou (a < 0.01) o desenvolvimento do sistema radicular dessa gramínea. As deficiências nutricionais mais importantes do capim pancuã foram o P. K. Zn (a < 0,01) e o S (a < 0,05). A omissão de N aumentou (a < 0.01) o crescimento das raízes dessa espécie nativa. A produção relativa de biomassa dos capins testados obedeceu à ordem taboquinha > pancuã. Estes resultados confirmam a possibilidade de melhorar a produtividade de pastagens nativas da ilha de Marajó com o manejo do solo.

Crescimento de plantas jovens de taxi-branco (Sclerolobium paniculatum Vogel) em função da idade e da aplicação de fosfato de trauíra.

Sclerolobium panicudatum Vogel (taxi-branco-da-terra-firme) uma espécie nativa da Região Amazônica, de rápido crescimento, elevada produção de biomassa, capaz de associar-se com bactérias do gênero Rhizobium e com fungos micorrízicos. A madeira desta espécie possui características comparáveis àquelas tradicionalmente utilizadas no Sul do Brasil como fonte de energia. É de suma importância que sejam realizados estudos sobre as exigências nutricionais desta essência florestal tão promissora. Visando estudar o crescimento, foi desenvolvida a presente pesquisa, com o objetivo de avaliar os efeitos da aplicação do Fosfato natural trauíra superior na fase dc muda. O experimento foi instalado em casa de vegetação da Embrapa Amazônia Oriental, em vasos contendo Latossolo Amarelo álico. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso, em esquema fatorial 4 x 5, sendo quatro doses: 0, 30, 60 e 90 ppm de fósforo (P); e cinco idades: 30. 60. 90. 120 c 150 dias. Foram avaliadas as variáveis: altura, número de folhas, área foliar, produção de matéria seca das folhas, caule, pane aérea, raiz e total. Constatou-se efeito significativo em todas as variáveis em função das idades, o número de folhas apresentou um ponto máximo de 9,59 folhas/planta, aos 110.62 dias. Quanto à aplicação das doses de fósforo, observou-se efeito significativo apenas nas variáveis área foliar, obtendo-se ponto máximo de 515.91 cm²/planta com aplicação da dose estimada de 52,86 ppm de P e na variável produção de matéria seca foliar com ponto máximo de 2,44 g/planta na dose estimada de 44,25 ppm de P.

Indirect and expedite assessment of Ilex paraguariensis commercial yield.

A produção de biomassa comercial é uns dos principais indicadores para seleção de progênies e clones de erva-mate. Técnicas tradicionais para se obter tais informações dependem da colheita das árvores e apresentam, dentre outras limitações, elevado custo e reduzida praticidade. Assim, objetivou-se avaliar a eficiência de métodos indiretos, por meio de estimativa de biomassa comercial e escore de produtividade em função de diferentes procedências, sexo e morfotipos. Em um teste de progênies e procedências instalado em 1997, foram avaliadas em agosto de 2015 (dois anos após a última colheita) duas metodologias de análise visual. Para tanto, participaram cinco avaliadores treinados que determinaram, para cada planta, uma estimativa de biomassa comercial (kg), e uma nota, com base em um escore de produtividade (0-10). Para avaliação da produtividade pelas técnicas tradicionais, todas as plantas foram podadas e tiveram sua biomassa comercial (folhas e ramos finos menores de 7 mm de diâmetro) colhida e avaliada por meio de pesagem (Kg.planta-1). As avaliações foram realizadas em experimento instalado em blocos ao acaso, com cinco repetições, sete procedências e 126 progênies, totalizando 5292 plantas avaliadas. Os métodos avaliados foram eficientes na estimativa da biomassa comercial. Os avaliadores apresentaram boa acuidade nas estimativas, expressando de forma eficiente a maior produtividade determinada por comparação de médias entre as procedências, sexo das matrizes e morfotipos. As maiores correlações foram verificadas na análise geral das médias e a estimativa de biomassa comercial é a melhor metodologia para estimar a biomassa comercial aferida em plantas adultas de erva-mate.

Impacto da mudança do uso da terra nos teores de carbono do solo no Semiárido brasileiro.

A retirada da vegetação nativa para introdução de cultivos agrícolas pode resultar em maior decomposição da matéria orgânica do solo, contribuindo para a perda das suas qualidades química, física e biológica. O objetivo deste trabalho foi verificar o impacto da mudança do uso da terra em sistemas agrícolas na quantidade e qualidade da matéria orgânica do solo (MOS), medido por meio dos teores de carbono total (CT), carbono total na fração particulada (COP) e carbono total associado aos minerais (CAM). O estudo foi realizado em um Argissolo Vermelho Amarelo distrófico, no campo experimental da Caatinga da Embrapa Semiárido, em Petrolina- PE, sob os seguintes usos da terra: caatinga preservada, gliricídia, leucena e pastagem com capim buffel. Foram coletadas quatro amostras compostas de solo em cada uso da terra, em diferentes profundidades, até 100 cm. As amostras foram fracionadas granulometricamente e o teor de C no solo e nas frações foram determinados em analisador elementar ? LECO modelo CHN 600. Os maiores teores de CT e CAM foram encontrados nos usos da terra gliricídia e leucena, o que pode ser explicado devido à maior produção de biomassa e deposição de liteira desses sistemas durante todo o ano, sugerindo que os mesmos possuem o potencial de aumentar os estoques de carbono no solo e de armazená-lo a longo prazo quando comparado à vegetação remanescente do Semiárido brasileiro.

Efeitos da depleção de nitrogênio sobre a biomassa e produção lipídica lipídica de três espécies de microalgas fitoplânticas

O uso de lipídios obtidos a partir da biomassa de microalgas tem sido descrito como uma alternativa promissora para a indústria petro-diesel e envolve etapas como o cultivo de microalgas, separação da biomassa e extração de lipídios. Para viabilizar a produção em larga escala, é necessário selecionar as espécies mais produtivas, diminuir os custos de produção e determinar as condições ideais de cultivo. Os gêneros Chlorella, Desmodesmus e Ankistrodesmus apresentam características favoráveis à produção comercial, tendo sido então selecionada uma espécie de cada no presente trabalho. O objetivo do estudo foi avaliar diferentes condições de cultivo de Ankistrodesmus fusiformis, Chlorella vulgaris e Desmodesmus spinosus visando o aumento da produtividade em biomassa e lipídios totais. As algas foram identificadas e cultivadas em laboratório, em condições controladas de temperatura a 26ºC (±1), aeração por borbulhamento à pressão ambiente e luminosidade fornecida por lâmpadas fluorescentes, com intensidade de 47,25 μmol de fótons m-2.s-1 (3500 lux), fotoperiodo de 12h e pH 7, sob duas concentrações estressantes de nitrato de sódio (0,10 g/L e 0,05g/L). Os cultivos duraram em média 16 dias, sendo as curvas de crescimento construídas com dados de espectrofotometria óptica coletados a cada 48h, e a biomassa obtida ao final do cultivo por centrifugação e liofilização de cada unidade experimental. Para extração dos lipídios totais, foi utilizada a mistura de clorofórmio: metanol (1:2), segundo a metodologia de Bligh & Dyer (1959). Os tratamentos de estresse em D.spinosus resultaram em maior acúmulo lipídico, com aumento de até 149,7%, porém com drástica diminuição do crescimento e biomassa. Em C. vulgaris, nos tratamentos de estresse, verificou-se apenas ligeiro aumento do peso seco e teor de lipídios, não havendo diferença significativa entre os tratamentos e o controle. Da mesma forma, A.fusiformis não mostrou respostas significativas ao estresse pela redução de nitrato de sódio do meio, havendo ligeira diminuição do conteúdo lipídico e aumento do crescimento e biomassa. Com respostas diferentes para cada espécie estudada, evidencia-se a necessidade do conhecimento da fisiologia e autoecologia da cepa a ser cultivada em escala comercial visando à produção de ácidos graxos para fins de biodiesel.