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https://tede.unioeste.br/handle/tede/7575
Tipo do documento: | Tese |
Title: | Extração de lipídios da microalga poterioochromonas malhamensis, visando à produção de biodiesel pela reação de transesterificação in situ |
Other Titles: | Extraction of lipids from the microalga poterioochromonas malhamensis, aiming at biodiesel production through in situ transesterificatio |
Autor: | Braniz, Taysa de Souza ![]() |
Primeiro orientador: | Módenes, Aparecido Nivaldo |
Primeiro coorientador: | Trigueros, Daniela Estelita Goes |
Primeiro membro da banca: | Silva, Edson Antônio da |
Segundo membro da banca: | Borba, Carlos Eduardo |
Terceiro membro da banca: | Gonçalves, Vanessa Daneluz |
Quarto membro da banca: | Schuelter, Adilson Ricken |
Resumo: | Devido ao aumento populacional e à rápida industrialização, ocorreu um aumento significativo no uso de derivados de petróleo. Na mesma rapidez que se deu o uso de combustíveis fosseis, aumentou também o conhecimento sobre os impactos ambientais que eles geravam, como por exemplo, o aquecimento global e as chuvas ácidas. Além da questão ambiental, esses combustíveis são limitados e com previsão de esgotamento. Desse modo, a busca por fontes alternativas de energia é extremamente importante. Nesse contexto, independente da alternativa a ser adotada é de fundamental importância aumentar a participação das fontes renováveis e ambientalmente limpas, podendo-se destacar o biodiesel. A busca por novas matérias-primas para a produção de biodiesel tem sido destaque durante os últimos anos, sendo as microalgas consideradas potencialmente úteis para esse processo. Esses microrganismos fotossintetizantes utilizam energia solar associada com água e gás carbônico para produzir biomassa, capaz de ser transformada em energias disponíveis, como na forma de biodiesel. Desta forma, foi estudado o cultivo de microalgas da espécie Poterioochromonas malhamensis em meio M-8 modificado, utilizando cultivos com e sem suplementação de micronutrientes em um reator de placas planas de 10 L a uma vazão de dióxidos de carbono de 8%. Foi quantificado a quantidade de clorofila a e b e carotenoides pelo métodos UV-VIS utilizando metanol como solvente, e foram testadas diferentes técnicas com diferentes solventes na obtenção de lipídios brutos. Em seguida, foi elaborado um planejamento experimental Box-Behnken, com 3 niveis e 3 fatores (temperatura e quantidade de catalisador e solvente), para se obter a maior quantidade de biodiesel e de ácidos graxos utilizando a biomassa seca resultante do cultivo. Como resultado, foi obtido um cultivo de ultra alta densidade com aproximadamente 17,50 gL-1 de biomassa, 191,837 µg mL-1 de clorofila a, 230,285 µg mL-1 de clorofila b e 34,938 µg mL-1 de carotenoides com a suplementação de micronutrientes. O rendimento lipídico obteve o melhor resultado utilizando a técnica com o soxhlet com 12,642 g de lipídios por g de biomassa, contudo a utilização da extração por fluido supercrítico obteve um melhor resultado na composição dos ésteres, com uma maior quantidade de ácidos saturados. No processo de transesterificação in situ houve uma pequena diferença no rendimento quando utilizado o solvente metanol e etanol, porém quando analisado o FAME, o álcool metílico alcançou o maior rendimento a 65°C no tempo de 240 minutos com 5,8 g de ésteres por g de biomassa seca. No planejamento experimental para o biodiesel, obteve como melhor rendimento nos parâmetros de 90°C, 0,45 mL de HCl e 0,25 mL de solvente metanol, obtendo um rendimento de 22 g de biodiesel por g de biomassa seca. Contudo, para o planejamento experimental com resposta em FAME obtivemos os pontos centrais como melhores valores de catalisador, volume de solvente e temperatura (0,25 mL; 2,5 mL e 65°C). |
Abstract: | Due to population growth and rapid industrialization, there has been a significant increase in the use of petroleum derivatives. Alongside the rapid adoption of fossil fuels, there has also been a heightened awareness of the environmental impacts they generate, such as global warming and acid rain. In addition to environmental concerns, these fuels are finite and projected to deplete. Thus, the quest for alternative energy sources is paramount. In this context, regardless of the alternative adopted, it is crucial to increase the contribution of renewable and environmentally friendly sources, with biodiesel standing out. The search for new raw materials for biodiesel production has been prominent in recent years, with microalgae considered potentially useful for this process. These photosynthetic microorganisms utilize solar energy, along with water and carbon dioxide, to produce biomass capable of being converted into available energies, such as biodiesel. Consequently, the cultivation of microalgae of the species Poterioochromonas malhamensis was studied in a modified M-8 medium, with cultures conducted both with and without micronutrient supplementation in a 10 L flat-plate reactor at a carbon dioxide flow rate of 8%. The quantities of chlorophyll a and b, as well as carotenoids, were quantified using UV-VIS methods with methanol as the solvent. Various techniques with different solvents were tested for the extraction of crude lipids. Subsequently, a Box-Behnken experimental design, encompassing three levels and three factors (temperature, catalyst quantity, and solvent), was employed to maximize the yield of biodiesel and fatty acids from the resultant dry biomass obtained from the cultivation process. As a result, an ultra-high-density culture was achieved, with approximately 17.50 gL-1 of biomass, 191.837 µg mL-1 of chlorophyll a, 230.285 µg mL-1 of chlorophyll b, and 34.938 µg mL-1 of carotenoids with micronutrient supplementation. The lipid yield obtained the best result using the soxhlet technique, with 12.642 g of lipids per g of biomass. However, the utilization of supercritical fluid extraction yielded better results in terms of ester composition, with a higher quantity of saturated acids. In the in situ transesterification process, there was a slight difference in yield when using methanol and ethanol as solvents. Still, methanol achieved the highest yield in terms of FAME (fatty acid methyl esters) at 65°C for 240 minutes, with 5.8 g of esters per g of dry biomass. In the experimental design for biodiesel production, the optimum parameters were found to be 90°C, 0.45 mL of HCl, and 0.25 mL of methanol solvent, yielding 22 g of biodiesel per g of dry biomass. However, for the experimental design targeting FAME, the central points were identified as the optimal values for catalyst, solvent volume, and temperature (0.25 mL, 2.5 mL, and 65°C, respectively). |
Keywords: | Microalgas Biodiesel Reação in situ Fotobioreatores Microalgae In situ reaction Photobiorectors |
CNPq areas: | ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Publisher: | Universidade Estadual do Oeste do Paraná |
Sigla da instituição: | UNIOESTE |
Departamento: | Centro de Engenharias e Ciências Exatas |
Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Campun: | Toledo |
Citation: | BRANIZ, Taysa de Souza. Extração de lipídios da microalga poterioochromonas malhamensis, visando à produção de biodiesel pela reação de transesterificação in situ. 2023. 166 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná,Toledo, 2023. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
URI: | https://tede.unioeste.br/handle/tede/7575 |
Issue Date: | 15-Dec-2023 |
Appears in Collections: | Doutorado em Engenharia Química (TOL) |
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