Produção e purificação de biogás utilizando microalga spirulina sp. LEB-18

O crescimento da população mundial e a tentativa de substituição parcial dos combustíveis fósseis por novas fontes de energia têm levado a uma maior atenção quanto à possível escassez de alimentos e a carência de grandes áreas disponíveis para agricultura. Microalgas, por meio do metabolismo fotossintético, utilizam energia solar e gás carbônico como nutrientes para o crescimento. A microalga Spirulina pode ser utilizada como suplemento alimentar, na biofixação de CO2, como fonte de biocombustíveis e no tratamento de efluentes. A digestão anaeróbia da biomassa microalgal produz biogás e os resíduos deste processo podem ser utilizados como substrato para novos cultivos da microalga. O objetivo deste trabalho foi estudar a conversão de Spirulina sp. LEB-18 em biogás em escala piloto e produzir biomassa microalgal utilizando os efluentes bicarbonato e dióxido de carbono do processo anaeróbio como fonte de nutrientes. Spirulina foi utilizada como substrato na digestão anaeróbia para produção de biogás em escala piloto sob temperaturas variáveis (12- 38 °C). Efluente do processo anaeróbio foi adicionado (20 %, v/v) como fonte de carbono no cultivo da microalga para avaliar o crescimento e a composição da biomassa. A seguir foi avaliada a capacidade da microalga de remover CO2 presente no biogás através de biofixação para obtenção do biocombustível purificado. O biogás produzido sob as diferentes temperaturas apresentou entre 72,2 e 74,4 % de CH4, quando realizado nas temperaturas 12 a 21 °C e 26 a 38 °C, respectivamente. A redução na temperatura do processo anaeróbio provocou um decréscimo na conversão de biomassa em biogás (0,30 para 0,22 g.g-1 ), ocorrendo dentro da faixa adequada e segura para as bactérias metanogênicas (pH 6,9; alcalinidade entre 1706,0 e 2248,0 mg.L-1 CaCO3 e nitrogênio amoniacal 479,3 a 661,7 mg.L-1 ). Os cultivos de Spirulina sp. LEB-18 em efluente anaeróbio contendo 20 % (v/v) e meio Zarrouk modificado (NaHCO3 2,8 e 5,3 g.L-1 ) apresentaram velocidade específica máxima de crescimento entre 0,324 e 0,354 d-1 , produtividade volumétrica entre 0,280 e 0,297 g.L-1 .d-1 e produtividade areal entre 14,00 e 14,85 g.m-2 .d-1 , sem diferenças significativas (p > 0,05) entre as diferentes condições estudadas. Lipídios variaram entre 4,9 e 5,0 % com proporção de ácido linoleico maximizada nos meios com efluente e ácido alfa-linolênico reduzida nesses meios em comparação ao meio Zarrouk completo. Nos ensaios para avaliar a capacidade da microalga Spirulina sp. LEB-18 de remover CO2 contaminante no biogás, as máximas concentrações celulares e produtividades de biomassa variaram, respectivamente, entre 1,12 e 1,24 g.L-1 e 0,11 e 0,14 g.L-1 .d-1 , não apresentando diferenças significativas (p > 0,05) entre os ensaios. A maior fixação diária total (FDT) de dióxido de carbono obtida foi 58,01 % (v/v) em cultivos com adição de biogás contendo 25 % (v/v) CO2. Obteve-se biogás com 89,5 % (v/v) de CH4 após injeção em cultivos de Spirulina, no qual aproximadamente 45 % (v/v) do CO2 injetado foi fixado pela microalga, gerando biomassa para diversas aplicações e biogás purificado.

Efeito dos nutrientes (nitrogênio e fósforo) sobre o desenvolvimento da Gracilaria birdiae: crescimento e possível uso como biofiltro

Marine shrimp farming has grown exponentially during the last years in Brazil. In spite of the promising economical situation, this activity is facing an increasing criticism due to its environmental impact. Thus, the necessity of alternatives to mitigate environmental degradation caused by this activity. An alternative that is being studied is the policulture that is the integrated culture of two or more organisms, normally one of them a filtering organism. Among filtering organisms, macroalgae are very practicable because they are efficient in the removal of the exceeding nutrients of the water and do not leave residues in the water. Besides, the integrated culture with macroalgae allows the economical exploration of the seaweed (for the manufacture of jelly and jam, for the dairy industry, pharmaceuticals, etc.) along with possibility of a sustainable aquaculture. In the present experiment, the development of the seaweed Gracilaria birdiae, the influence and tolerance of this species to the environmental parameters, and its absorption efficiency in relation with the three kinds of macronutrients (NH4+, NO3- and PO4-3) found in the effluents of marine shrimp farming was studied. The experiment was divided in two parts: a laboratorial part and one part carried under natural conditions. The water used in the laboratory trial was collected in the shrimp ponds of Tecnarão farm and distributed in aquaria containing 20 g of G. birdiae. In the field trial, 0.5 kg of G. birdiae was inserted in PVC cages cultivated in the farm. The results of the study showed a modest growth of G. birdiae, probably due to its low tolerance to highly eutrophicated environments. However, the removal of nutrients was very expressive. Ammonia was reduced in approximately 34 %. Ortho-phosphate showed a reduction of 93.5 %. The capacity of biofiltration of the NO3- by the macro algae was of 100 %, showing that G. birdiae is a seaweed-filtered with a high level of removal for this nutrient under laboratorial conditions. In spite of the low growth of the macro algae in the experiment, the results in relation to the removal of nutrients of the water was encouraging, suggesting that this species can be an efficient biofilter and thus, a strong candidate to be used in a sustainable aquaculture

ABUNDÂNCIA NATURAL DE 15N E FORMAS DE NITROGÊNIO EM ARGISSOLO CULTIVADO COM EUCALIPTO E ACÁCIA

O nitrogênio e um dos nutrientes mais demandados pelas espécies vegetais, sua presença no solo, sob formas orgânicas ou minerais disponíveis para as plantas, está vinculada à qualidade e quantidade dos resíduos vegetais aportados ao solo. O estudo teve o objetivo de avaliar a influência do cultivo do eucalipto e da acácia na composição das formas orgânicas e inorgânicas de N e, na abundância natural de 15N em um Argissolo Amarelo. Para isso, foram coletadas amostras de solo e serapilheira em monocultivos do Eucalyptus urograndis (clone do Eucalyptus urophylla S. T. Blake x Eucalyptus grandis W. Hill ex Spreng) de ciclo curto (sete anos), sistemas de cultivo de rotação com acácia ( Acacia mangium Willd.) após monocultivo de eucalipto, monocultivo de eucalipto de ciclo longo (24 anos) e mata nativa (Mata Atlântica) como condição original de solo do litoral Norte do Espírito do Santo. Foram avaliados os teores de C orgânico total, N total, N-NH4+, N-NO3-, relação C/N, fracionamento do N orgânico e abundância natural de 15N no solo e serapilheira. Das formas de N-orgânico hidrolisado, o N-amino foi a fração que apresentou maior contribuição (39%), seguida pela fração de N-não identificado (27%), da fração N-amida (18%) e N-hexosamina (15%). O povoamento de acácia promoveu menor abundância natural de 15N e maiores teores de N total e C orgânico no solo e aumentou as formas orgânicas de N-hidrolisado, quando comparado àqueles de eucalipto de ciclo curto. Isso indica o aumento de formas lábeis de N orgânico no solo para as plantas e redução da humificação da matéria orgânica do solo (MOS) de acácia. Nesse sentido, a rotação de cultivos florestais com acácia após eucalipto de ciclo curto contribuiu para o aumento de formas orgânicas no solo, importantes para a nutrição de plantas, por serem potenciais fontes de nutrientes às plantas em curto período de tempo.

Regulação coordenada da mobilização de lipídios e proteínas por hormônios, fontes de carbono e nitrogênio durante o crescimento pós-germinativo em Girassol

The mobilization of food reserves in storage tissues and allocation of their hydrolysis products in the growing axis are critical processes for the establishment of seedlings after germination. Therefore, it is crucial for mobilization of reserves to be synchronized with the growing axis, so that photosynthetic activity can be started before depletion of reserves. For this, integrative approaches involving different reserves, different hydrolysis products and interaction between storage and growing axis tissues, either through hormones or metabolites with signaling role, can contribute greatly to the elucidation of the regulation mechanisms for reserve mobilization. In this study, was hypothesized that hormones and metabolites have different actions on reserve mobilization, and there must be a crossed effect of sugars on the mobilization of proteins and amino acids on lipids and starch mobilization in sunflower seedlings. This study was conducted with seeds of sunflower (Helianthus annuus L.) hybrid Helio 253 using in vitro culture system. Seeds were germinated on Germitest® paper and grown on agar-water 4 g/L without addition of nutrients during 9 days after imbibition (DAI) for growth curve. To verify the effect of metabolites and hormones, seedlings were transferred in the 2nd DAI to agar-water 4 g/L supplemented with increasing concentrations of sucrose or L-glutamine, abscisic acid, gibberellic acid or indolebutyric acid. The results of this study confirm that the mobilization of lipids and storage proteins occurs in a coordinated manner during post-germination growth in sunflower, corroborating the hypothesis that the application of external carbon (sucrose) and nitrogen (L-glutamine) sources can delay the mobilization of these reserves in a crossed way. Moreover, considering the changes in the patterns of reserve mobilization and partition of their products in seedlings treated with different growth regulators, it is evident that the effects of metabolites and hormones must involve, at least in part, distinct mechanisms of action

Doses de nitrogênio e potássio na produção de grama esmeralda

O nitrogênio e potássio são os nutrientes requeridos em maiores quantidades pelas gramas e no Brasil não se tem informação da quantidade a ser aplicada para se obter a formação de tapete em menor tempo possível. Dois experimentos foram instalados em vasos em casa de vegetação, com o objetivo de avaliar o efeito de doses de nitrogênio e de potássio na produção de tapetes de grama esmeralda (Zoysia japonica). O delineamento utilizado para cada experimento foi fatorial com doses de N ou K e épocas de avaliação. Foram aplicadas quatro doses de nitrogênio (0, 200, 400 e 600 kg ha-1) e quatro doses de potássio (0, 100, 200, e 300 kg ha-1). As doses de nitrogênio e potássio foram aplicadas parceladamente em cobertura. O aumento das doses de N influenciou a taxa de cobertura do solo pela grama (TCS) permitindo a formação do tapete com a dose de 408 kg ha-1 de N aos 198 dias após a colheita do tapete anterior, tempo menor quando comparado com as demais doses. A concentração de N na folha e da cor verde da grama foram influenciadas pelas doses de N podendo ser utilizadas para auxiliar na recomendação das doses de N. O aumento das doses de K não influenciou na TCS pela grama, sendo o teor no solo (1,4 mmol c dm-3) suficiente para a produção dos tapetes de grama esmeralda.

Fração de mineralização de nitrogênio de lodos de esgoto.

Os lodos de esgoto atuais correspondem a uma fonte potencial de riscos à saúde pública e ao ambiente (CONAMA, 2006). No Brasil, trabalhos técnicos relatam aumentos de produtividade em diversas culturas e/ou sistemas de produção com o uso agrícola de lodos de esgoto. Porém, esses resultados agronômicos só podem ser considerados positivos se não houver prejuízo ao ambiente, e há poucas informações disponíveis quanto ao efeito ambiental desses resíduos, em nossos solos. Dessa forma, para garantir o uso adequado de lodos de esgoto como condicionadores de solos agrícolas, diversos requisitos devem ser avaliados, visando-se evitar ou limitar problemas que possam decorrer do uso dessa prática, seja no solo, nos cultivos ou no ambiente em geral. Em lodos de esgoto, é economicamente relevante o seu elevado teor em nitrogênio (N). Esse nutriente, quando aplicado na maioria dos solos tropicais, tem efeito fertilizante visível no desenvolvimento e na produtividade das culturas, mas também é um poluente potencial de águas subsuperficiais se aplicado em excesso. Por esse motivo, o potencial de mineralização de N orgânico contido em lodos de esgoto é um dos critérios técnicos considerados para o estabelecimento de doses de aplicação seguras, que gerem N mineral em função da capacidade de absorção das raízes, minimizando-se a lixiviação de nitrato no perfil do solo. O objetivo deste trabalho foi estimar a fração de mineralização (FM) do N orgânico de lodos de esgoto aplicados em Latossolo, utilizando-se a metodologia de lixiviação em colunas de percolação.

Microbiologia do ciclo do nitrogênio em solos do cerrado

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Microbiana, 2016.

Atividade de enzimas ligadas ao ciclo do nitrogênio em solo submetido a frequentes aplicações de lodo de esgoto.

RESUMO: Grande proporção do nitrogênio no solo está na forma de material proteináceo, cuja quebra é regulada pela atividade de proteases extracelulares. Outra enzima envolvida no ciclo do nitrogênio, a urease, é responsável pela hidrólise da uréia a amônia e CO2. Neste trabalho, avaliou-se o efeito da suplementação do solo com diferentes doses e tipos de lodo (ETE de Barueri e ETE de Franca) na atividade das enzimas protease e urease. As aplicações de lodo ao solo iniciaram-se em 1999 a taxas que variaram na dose recomendada, tomando-se como base os requerimentos da planta em N, até uma taxa 8 vezes maior. Nos anos de 2004 e 2005 os lodos não foram aplicados. Em 2006 e 2007 somente foi aplicado o lodo de Franca. Os resultados deste trabalho referem-se às coletas de solo feitas no ano agrícola 2007/2008. A atividade da protease aumentou com o aumento da dose de lodo de Franca. Por outro lado, houve decréscimo da atividade da protease com o aumento da dose do lodo de Barueri. Na maior dose deste lodo a atividade foi semelhante à obtida no tratamento com fertilização mineral. A menor atividade daquela enzima foi obtida no tratamento testemunha. A atividade da urease foi maior nos tratamentos com o lodo de Franca independentemente da dose aplicada. A atividade das duas enzimas envolvidas no ciclo do nitrogênio foram sensíveis indicadores da qualidade de solo tratado com lodo de esgoto.

Proteomic analysis of Rhizobium freirei PRF 81 responses to low pH.

Rhizobium freirei PRF 81 is employed in common bean commercial inoculants in Brazil, due to its outstanding efficiency in fixing nitrogen, competitiveness and tolerance to abiotic stresses. Among the environmental conditions faced by rhizobia in soils, acidity is perhaps the encountered most, especially in Brazil. So, we used proteomics based approaches to study the responses of PRF 81 to a low pH condition. R. freirei PRF 81 was grown in TY medium until exponential phase in two treatments: pH 6,8 and pH 4,8. Whole-cell proteins were extracted and separated by two-dimensional gel electrophoresis, using IPG-strips with pH range 4-7 and 12% polyacrilamide gels. The experiment was performed in triplicate. Protein spots were detected in the high-resolution digitized gel images and analyzed by Image Master 2D Platinum v 5.0 software. Relative volumes (%vol) of compared between the two conditions tested and were statistically evaluated (p ≤ 0.05). Even knowing that R. freirei PRF 81 can still grow in more acid conditions, pH 4.8 was chosen because didn´t affect significantly the bacterial growth kinetics, a factor that could compromise the analysis. Using a narrow pH range, the gel profiles displayed a better resolution and reprodutibility than using broader pH range. Spots were mostly concentrated between pH 5-7 and molecular masses between 17-95 kDa. From the six hundred well-defined spots analyzed, one hundred and sixty-three spots presented a significant change in % vol, indicating that the pH led to expressive changes in the proteome of R. freirei PRF 81. Of these, sixty-one were up-regulated and one hundred two was downregulated in pH 4.8 condition. Also, fourteen spots were only identified in the acid condition, while seven spots was exclusively detected in pH 6.8. Ninety-five differentially expressed spots and two exclusively detected in pH 4,8 were selected for Maldi-Tof identification. Together with the genome sequencing and the proteome analysis of heat stress, we will search for molecular determinants of PRF 81 related to capacity to adapt to stressful tropical conditions.

Doses de nitrogênio e milho 2ª safra consorciado com braquiária ruziziensis.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a produtividade de grãos do milho 2ª Safra em sucessão à soja, em função das doses de nitrogênio em cultivo solteiro ou consorciado com braquiária ruziziensis.

Fortalecendo as parcerias Sul-Sul: anais.

Programação. Resumo das palestras. Sessões: Biodiversidade e taxonomia; Ciências ômicas; Fixação biológica de nitrogênio em não-leguminosas; Coquetéis de microrganismos para um buffet de plantas e possibilidades; Estratégias para a obtenção de plantas hospedeiras com maior capacidade de FBN; Quantificando e qualificando a FBN; Planejando o futuro: difusão e transferência de tecnologias e formação de recursos humanos; Soja: o carro-chefe da FBN na América do Sul; A FBN em culturas de menor impacto econômico e grande importância social e ambiental; Indústria e negócios. Pôsters: Biodiversidade e taxonomia, evolução e ecologia de rizobactérias; Genética e genômica de rizobactérias e leguminosas; Fisiologia e bioquímica de rizobactérias e leguminosas; Interações associativas e endofíticas planta/rizobactérias; Aspectos agronômicos relacionados a bactérias fixadoras do nitrogênio e promotoras do crescimento de plantas; Tecnologias em inoculantes e inoculação; Ensino, difusão e transferência de tecnologia.

Lixiviação de nitrogênio em Latossolo incubado com lodo de esgoto.

Lodo de esgoto contém teores elevados de N orgânico. Se for aplicado em quantidade excessiva em solos, há risco de poluição de águas subsuperficiais com nitrato, produto da mineralização do N. Por essa razão, um dos critérios agronômicos para a determinação da taxa máxima de aplicação do lodo de esgoto é a quantidade de N mineral que será disponibilizada às culturas. Neste trabalho, são apresentados os resultados relativos à lixiviação de N mineralizado em um Latossolo Vermelho distroférrico incubado durante 224 dias com dois tipos de lodo de esgoto anaeróbios, um de origem urbana (Franca, SP) e outro com presença de despejos industriais (Barueri, SP). Cada lodo de esgoto foi aplicado em quatro doses, contendo 0,13, 0,3, 0,5 e 1,0 g kg-1 de N orgânico. Essa quantidade de substrato mineralizável foi equivalente a 5, 11, 22 e 43 t ha-1 de lodo de Franca, e a 8, 15, 31 e 61 t ha-1 de lodo de Barueri. O experimento foi conduzido em colunas de percolação, sob temperatura de 25 a 28 °C em laboratório, fazendo-se lixiviações com solução extratora de KCl 0,01 mol L-1. Foram determinadas as quantidades de N mineral (N-NH4 + e N-NO3 - + N-NO2 - ) extraídas nos percolados em doze épocas. Houve correlação significativa entre as quantidades aplicadas de N na forma orgânica e as quantidades de N mineralizadas durante a incubação nos dois tipos de lodo avaliados. O potencial de mineralização estimado pelo modelo exponencial simples foi de 73 mg kg-1 de N no solo sem aplicação de lodo, e aumentou de 107 para 224 mg kg-1 e de 132 para 364 mg kg-1 nos tratamentos com o lodo de esgoto de Franca e de Barueri, respectivamente. A fração de mineralização potencial do N orgânico dos dois tipos de lodo de esgoto decresceu com o aumento das doses aplicadas: 26, 25, 21 e 14 % para o de Franca, e 43, 39, 34 e 27 % para o de Barueri. Em consequência, o potencial de lixiviação de N no Latossolo aumentou de 46 para 207 % com as doses do lodo de Franca, e de 81 para 399 % com as doses do lodo de Barueri.

Impactos da remoção de serapilheira sobre a disponibilidade de nitrogênio e carbono orgânico no solo em Floresta Secundária na Amazônia Oriental.

O estudo avaliou os impactos ao longo de oito anos causados pela remoção da serapilheira sobre a disponibilidade de nitrogênio e carbono orgânico no solo de uma floresta secundária na Amazônia Oriental. Na área experimental foram instaladas quatro parcelas para o tratamento de remoção da serapilheira e quatro parcelas controle (testemunha). Em cada parcela amostras de solo foram coletadas na camada de 0-10 cm para avaliação do teor de nitrogênio e carbono orgânico. Os resultados mostraram que a retirada de serapilheira impactou diretamente a disponibilização de nitrogênio e carbono orgânico no solo. Os resultados deste estudo indicam que a serapilheira presente na rizosfera de florestas secundárias na Amazônia tem papel crucial nos mecanismos de transferência de nitrogênio e carbono orgânico para o solo.