Síntese de carboidratos por microalgas e produção de bioetanol

A maior parte da energia hoje consumida no mundo é derivada de fontes como petróleo, carvão e gás natural. Essas fontes, no entanto, não são renováveis e podem se esgotar em data futura. Nas últimas décadas, as fontes renováveis de combustíveis de base biológica, em especial o bioetanol, têm sido consideradas como alternativa à matriz energética convencional. Porém, existe a necessidade de ampliação da oferta de matérias-primas para produção de etanol, sem pressionar a área plantada para produção de alimentos, o que tem levado empresas e países a investirem em pesquisas para maior utilização de outras matériasprimas. As microalgas surgem como uma das alternativas mais promissoras para a produção de bioetanol, sendo que modificações nas condições de cultivo podem propiciar incremento na concentração de carboidratos destas. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da concentração de nutrientes na concentração de carboidratos de microalgas e produzir bioetanol a partir destas. Avaliou-se a síntese de carboidratos das microalgas Chlorella homosphaera e Spirulina platensis LEB 52 em cultivos mixotróficos com diferentes concentrações do componente nitrogenado e cloreto de sódio adicionados aos meios de cultivo. Para a microalga Chlorella minutissima, foram avaliados os efeitos do meio de cultivo e das concentrações dos componentes nitrogenado e fosfatados utilizados no meio de cultivo da microalga sobre a concentração de carboidratos desta. Foram realizadas fermentações alcoólicas utilizando como substrato biomassa das microalgas Chlorella pyrenoidosa e Spirulina sp. LEB 18 acrescidos de glicose e sacarose. Para a microalga Chlorella homosphaera, a maior produtividade em carboidratos foi obtida nos ensaios realizados com a maior concentração de KNO3 com menor concentração de NaCl e menor concentração de KNO3 com maior concentração de NaCl (0,014±0,001 g.L-1 .d-1 e 0,015±0,002 g.L-1 .d-1 , respectivamente). A maior produtividade em carboidratos nos cultivos de Spirulina platensis LEB 52 (0,116±0,002 g.L-1 .d-1 ) foi verificada no experimento no qual a microalga foi cultivada nas menores concentrações de NaNO3 e NaCl. A microalga Spirulina platensis LEB 52 apresentou maior produtividade em carboidratos quando comparada à microalga Chlorella homosphaera. A microalga Chlorella minutissima cultivada em meio Basal, com adição de 0,125 g.L-1 do componente nitrogenado (KNO3) e sem adição dos componentes fosfatados (K2HPO4 e KH2PO4) apresentou a maior produtividade em carboidratos nos cultivos (0,030±0,002 g.L-1 .d-1 ). O ensaio com biomassa de Spirulina sp. LEB 18 com adição de glicose apresentou eficiência superior na formação de etanol e produtividade em etanol (68,487±2,592% e 1,182±0,051g.L-1 .h-1 , respectivamente).

Influence of ammonium chloride feeding time and light intensity on the cultivation of Spirulina (Arthrospira) platensis

This study dealt with the influence of both the feeding time and light intensity on the fed-batch culture of the cyanobacterium Spirulina (Arthrospira) platensis using ammonium chloride as a nitrogen source. For this purpose, a 2 2 plus star central composite experimental design combined with response surface methodology was employed, and the maximum cell concentration (X-m), the cell productivity (P-X), and the yield of biomass on nitrogen (Y-X/N) were selected as the response variables. The optimum values of X-m (1,833 mgL(-1)) and Y-X/N (5.9 gg(-1)) estimated by the model at light intensity of 13 klux and feeding time of 17.2 days were very close to those obtained experimentally under these conditions (X-m = 1,771 +/- 41 mg L-1; Y-X/N = 5.7 +/- 0.17 gg(-1)). The cell productivity was a decreasing function of the ammonium chloride feeding time and a quadratic function of the light intensity. The protein and lipid contents of dry biomass collected at the end of cultivations were shown to decrease with increasing light intensity.

Optimização da produtividade lipídica da microalga Arthrospira platensis como matéria-prima para biocombustíveis

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Bioenergia

Influência da ingestão de biomassas de spirulina (Arthrospira sp.) sobre o peso corporal e consumo de ração em ratos

Neste trabalho verificou-se a influência do consumo de biomassas provenientes de três diferentes origens sobre o peso corporal e consumo de ração em ratos Wistar, machos e adultos. Grupos que consumiram 5% ou 10% (p/p) da biomassa foram comparados com um controle. A biomassa I não promoveu diferença significativa no consumo de ração ou peso corporal dos três grupos. A biomassa II não causou diferença significativa no peso corporal, mas sim no consumo de ração. A biomassa III não causou diferença significativa no consumo de ração, nem no peso corporal, mas houve tendência de maior ganho de peso para o grupo que consumiu a ração contendo 10% de spirulina. Os resultados obtidos indicam que diferentes biomassas podem apresentar diferentes propriedades, mas não confirmam a alegação de que a spirulina pode levar a diminuição de peso ou de consumo de alimento.

Biomass production by Arthrospira platensis under different culture conditions

In biotechnological processes, the culture media components are responsible for high costs and exert a strong influence on the cyanobacteria behavior. The objective of this study was to evaluate the Arthrospira platensis growth potential for biomass production under different cultivation conditions using an experimental design. Three factors that are important for cyanobacteria growth were evaluated: sodium bicarbonate (9 to 18 g/l), sodium nitrate (1.25 to 2.5 g/l), and irradiance (20 to 120 µmol photons/m2.s–1). The results showed that the concentration of NaNO3 in the A. platensis medium can be reduced, resulting in increased concentrations of biomass produced. There was a higher biomass production due to the increase in the concentration of NaHCO3 and irradiance, mainly when these two factors varied tending towards the highest values studied. The results demonstrate the potential to produce Arthrospira platensis with lower costs and effluent generation without affecting cultivation performance.

Production of phycobiliproteins by Arthrospira platensis under different lightconditions for application in food products

There has been an increase in investment in research on new sources of natural pigments for food application. Some cyanobacteria can change the structures responsible for light harvesting and cellular processes according to the wavelength and light intensity. This phenomenon has been described as complementary chromatic adaptation. The present study aimed to investigate the growth of Arthrospira platensis using different light qualities, irradiance, and wavelength by evaluating the production of biomass, proteins, and phycobiliproteins. The occurrence of the chromatic adaptation phenomenon in this cyanobacterium was also investigated. The microorganism used in this study, A. platensis, was grown in a Zarrouk medium under three irradiance levels, 50, 100, and 150 μmol fotons.m–2.s–1 with illumination provided by white and green fluorescent lamps. The condition of 150 µmol fotons.m–2.s–1 white light was the one that promoted the highest biomass production of A. platensis cultures (2115.24 mg.L–1). There was no difference in the production of total protein and total phycobiliproteins under the studied conditions. It is likely that the large supply of nitrogen in the Zarrouk medium was sufficient for cell growth and maintenance, and it supplied the production of accessory pigments composed of protein. Finally, there was no evidence of the complementary chromatic adaptation phenomenon in A. platensis cultivated under green light. Moreover, this condition did not increase phycocyanin production.

Reaproveitamento de meio de cultivo de Arthrospira platensis tratado por processos de microfiltração e ultrafiltração

Micro-organismos fotossintetizantes, incluído aqui o gênero Arthrospira, vêm sendo amplamente produzidos em larga escala em vários países, detendo um mercado que gera mais de 1 bilhão de dólares ao ano. A produção industrial utiliza grande volume de água com alta concentração salina para produzir milhares de toneladas de biomassa microalgal. É crescente a utilização de tratamento de águas por processo de separação por membranas, demonstrando ser uma técnica que gera água de ótima qualidade, de instalação compacta e de fácil automação. No presente trabalho, foi avaliada esta tecnologia para o reaproveitamento do meio de cultura em novos cultivos de micro-organismos fotossintetizantes, visando contribuir para a sustentabilidade deste processo produtivo. O efluente do cultivo de Arthrospira platensis oriundo de processo descontínuo em minitanques foi submetido a tratamento por membranas de filtração tangencial, incluindo microfiltração (MF) (porosidades de 0,65 µm e de 0,22 µm) e ultrafiltração (UF) (peso molecular de corte de 5.000 Da), em pressões transmembrana (TMP) de 22,5 a 90 kPa. Os processos de MF levaram a reduções médias de 53,9±1,3 % e 93,1±1,1 % de matéria orgânica natural (NOM) e pigmentos nos meios residuais, respectivamente. Com o uso de processos de UF, cujos meios foram previamente tratados por MF (0,22 µm e 22,5 kPa), as reduções médias de NOM e pigmentos foram de 57,2±0,5 % e 94,0±0,8 %, respectivamente. Os processos de MF com TMP de 22,5 kPa levaram a concentrações celulares máximas (Xm) equivalentes às obtidas com meio novo. O uso de membrana de 0,65 µm e TMP de 22,5 kPa levou a uma perda média de 2,9 %, 22,7 % e 16,4% dos nutrientes carbonato, fosfato e nitrato, respectivamente, mas a correção desses valores aos mesmos do meio padrão levou à obtenção dos mais altos valores de Xm (3586,6±80 mg L-1), produtividade em células (505,0±11,6 mg L-1 d-1) e fator de conversão de nitrogênio em células (29,6±0,7 mg mg-1). O teor protéico da biomassa foi estatisticamente igual ao da biomassa obtida de cultivo com meio padrão novo. Os dados deste trabalho evidenciam que processos de filtração por membrana são promissores para o reuso de meio de micro-organismos fotossintetizantes.

Assessing hydrothermal liquefaction for the production of bio-oil and enhanced metal recovery from microalgae cultivated on acid mine drainage

The hydrothermal liquefaction(HTL) of algal biomass is a promising route to viable second generation biofuels. In this investigation HTL was assessed for the valorisation of algae used in the remediation of acid mine drainage (AMD). Initially the HTL process was evaluated using Arthrospira platensis (Spirulina) with additional metal sulphates to simulate metal remediation. Optimised conditions were then used to process a natural algal community (predominantly Chlamydomonas sp.) cultivated under two scenarios: high uptake and low uptake of metals from AMD. High metal concentrations appear to catalyse the conversion to bio-oil, and do not significantly affect the heteroatom content or higher heating value of the bio-oil produced. The associated metals were found to partition almost exclusively into the solid residue, favourable for potential metal recovery. High metal loadings also caused partitioning of phosphates from the aqueous phase to the solid phase, potentially compromising attempts to recycle process water as a growth supplement. HTL was therefore found to be a suitable method of processing algae used in AMD remediation, producing a crude oil suitable for upgrading into hydrocarbon fuels, an aqueous and gas stream suitable for supplementing the algal growth and the partitioning of most contaminant metals to the solid residue where they would be readily amenable for recovery and/or disposal.

Assessing hydrothermal liquefaction for the production of bio-oil and enhanced metal recovery from microalgae cultivated on acid mine drainage

The hydrothermal liquefaction(HTL) of algal biomass is a promising route to viable second generation biofuels. In this investigation HTL was assessed for the valorisation of algae used in the remediation of acid mine drainage (AMD). Initially the HTL process was evaluated using Arthrospira platensis (Spirulina) with additional metal sulphates to simulate metal remediation. Optimised conditions were then used to process a natural algal community (predominantly Chlamydomonas sp.) cultivated under two scenarios: high uptake and low uptake of metals from AMD. High metal concentrations appear to catalyse the conversion to bio-oil, and do not significantly affect the heteroatom content or higher heating value of the bio-oil produced. The associated metals were found to partition almost exclusively into the solid residue, favourable for potential metal recovery. High metal loadings also caused partitioning of phosphates from the aqueous phase to the solid phase, potentially compromising attempts to recycle process water as a growth supplement. HTL was therefore found to be a suitable method of processing algae used in AMD remediation, producing a crude oil suitable for upgrading into hydrocarbon fuels, an aqueous and gas stream suitable for supplementing the algal growth and the partitioning of most contaminant metals to the solid residue where they would be readily amenable for recovery and/or disposal.

Influência do consumo de diferentes níveis de Spirulina no desenvolvimento e perfil lipídico de ratos

Spirulina é uma cianobactéria que vem sendo produzida e estudada por suas propriedades nutricionais e por seus benefícios à saúde. Neste estudo, avaliou-se a influência de dietas acrescidas de diferentes concentrações de Spirulina sobre o desenvolvimento corporal e o perfil lipídico de ratos. Foram utilizados 24 ratos Wistar, alimentados, durante 40 dias, com quatro dietas isoproteicas (10%) distintas, sendo seis animais por grupo: 1) Dieta controle (AIN93G adaptada); 2) Dieta S1 (8,8% de Spirulina); 3) Dieta S2 (17,6% de Spirulina); 4) Dieta S3 (26,4% de Spirulina). Foram avaliados parâmetros nutricionais e o perfil lipídico dos animais, cujos dados foram analisados estatisticamente por Análise de Variância, seguida do teste de Tukey, a 5% de significância (p ≤ 0,05). O tratamento com 8,8% de Spirulina mostrou-se equivalente ao controle, apresentando respostas mais adequadas de CEA, medidas de crescimento e lipídios séricos. Já o S2 não foi capaz de promover um bom desenvolvimento corporal, comparado com o do controle, além de elevar os níveis de colesterol total e LDL-c. O tratamento S3 apresentou somente valores estatisticamente diferentes de HDL-c, quando comparado com os do controle (p ≤ 0,05). Conclui-se que, no tempo e condições do estudo, o tratamento S3, único com Spirulina como fonte exclusiva de proteína, foi capaz de substituir a fonte proteica padrão (caseína) na dieta para roedores, promovendo o adequado desenvolvimento corporal e lipídico dos animais.

Aegla platensis Schmitt, 1942 (Decapoda: Anomura) um predador de imaturos de Simuliidae (Diptera: Culicomorpha)

Observações de campo e de laboratório evidenciaram, pela primeira vez, a predação preferencial, de larvas e pupas de simulídeos pelo crustáceo. Aegla platensis Schmitt, 1942. Foram feitas observações de campo e coletas no arroio Carpintaria, Município de Dois Irmãos, Rio Grande do Sul, Brasil. É ressaltada a possibilidade de ser usado esse caranguejo em manejo integrado no controle de simulídeos.

Hallazgo de Triatoma platensis Neiva, 1913 (Hemiptera, Triatominae) en el estado brasileño de "Rio Grande do Sul"

Triatoma platensis Neiva 1913 (Hemiptera, Triatominae), especie ornitófila, con área de dispersión conocida en Argentina, Bolivia, Paraguay y Uruguay es notificada en un primer registro para Brasil. Hallada en el municipio de Uruguaiana (Río Grande do Sul) en nidos de Anumbius annumbi (Vieillot, 1817) (Passeriformes, Furnariidae) donde cohabitaba con cricétidos de la especie Orizomys flavescens. Ningún ejemplar de los siete colectados se presentó infectado por Trypanosoma cruzi.

Apparent metabolizable energy from microalgae spirulina maxima for broiler chickens.

2016

Broiler chicken ileal apparent digestibility of calcium and phosphorus from microalgae spirulina maxima.

2016

Geographic variation and evolution in South American Cistothorus platensis (Aves, Troglodytidae) : a contribution in celebration of the distinguished scholarship of Robert F. Inger on the occasion of his sixty-fifth birthday / Melvin A. Traylor, Jr.

n.s. no.48(1988)