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http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/2180
???metadata.dc.type???: | Tese |
Title: | Valoração de efluentes de digestão de dejetos bovinos com cultivos mistos de microalgas |
Other Titles: | Valuation of effluents from digestion of bovine manure with mixed cultures of microalgae |
???metadata.dc.creator???: | Magro, Francisco Gerhardt |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | Colla, Luciane Maria |
???metadata.dc.description.resumo???: | O rápido desenvolvimento da criação de bovinos de forma confinada, produziu uma grande quantidade de águas residuais, que podem resultar na eutrofização dos corpos d'água e contaminação das águas subterrâneas. Os cultivos de microalgas em efluentes podem contribuir para a remoção parcial de nitrogênio e fósforo, auxiliando no tratamento. Além das microalgas auxiliarem no tratamento do efluente, em diversos estudos, são consideradas biomassas promissoras e sustentáveis para a produção de biocombustíveis. A toxicidade dos efluentes pode afetar o crescimento algal, havendo a necessidade de estudo de concentrações de efluentes a serem utilizadas nos cultivos algais, bem como o uso de consórcios entre microalgas, que minimizem essa problemática. Dessa forma, objetivou-se estudar os cultivos das microalgas Spirulina e Scenedesmus isoladamente e em consórcio, em efluente de pós tratamento de dejetos de bovinos. Estudos de aumento de escala de cultivo foram realizados, avaliando-se o melhor modo de cultivo. Inicialmente, as diferentes microalgas foram cultivadas em fotobiorreatores individuais a fim de avaliar-se o melhor meio de cultivo para o crescimento de ambas microalgas (Zarrouk diluído a 20%, BG-11 e o meio BGZ modificado), sendo que a cinética de crescimento de ambas microalgas foi melhor com o meio Zarrouk 20%. Este meio também permitiu maior acúmulo de carboidratos intracelulares. Posteriormente foram realizados cultivos em escala laboratorial das microalgas Spirulina platensis e Scenedesmus obliquus em consórcios utilizando o efluente, a fim de viabilizar a produção de biomassa de microalgas para uso em biorrefinarias. As biomassas obtidas foram caracterizadas para avaliar o potencial para a produção de biocombustíveis e outros bioprodutos. O efluente foi utilizado em condições estéreis e não estéreis para melhor compreender a influência de outros microrganismos na remoção de N e P. A biomassa obtida com adição de 10% de efluente estéril em meio Zarrouk (20%) apresentou 44,12% e 34,62% de carboidratos, utilizando Spirulina platensis em monocultura ou os consórcios 50%/50% de Spirulina e Scenedesmus, respectivamente, esta biomassa apresentando potencial para ser utilizado na produção de bioetanol. As remoções de nitrogênio e fósforo foram maiores nas condições não estéreis e atingiram 92,7% e 49,66% de remoção de nitrogênio e fósforo, respectivamente, utilizando os consórcios e com adição de 30% de efluente no meio. Por fim, foi realizado o cultivo em escala piloto em raceways de 10 L, sendo que o melhor resultado foi escalonado em raceway de 100 L. Os ensaios foram realizados com a adição de efluente não esterilizado, com adição de 10% (v/v) de efluente nos tempos 1, 5 e 10 d, em modo batelada alimentada. As biomassas obtidas foram caracterizadas para avaliar o potencial para a produção de biocombustíveis e outros bioprodutos. Os cultivos que atingiram a maior massa seca foram 50% Scenedesmus + 50% Spirulina aos 15 dias de cultivo, sendo que a maior concentração de carboidratos foi alcançada no cultivo com 100% de Spirulina. Houve uma remoção de 16,75% de fósforo e 88,2% nitrogênio nos primeiros 5 dias de cultivo. O aumento de escala (raceway 100 L) apresentou resultados semelhantes em comparação ao cultivo realizado nos raceways de 10 L. O cultivo das microalgas em consórcio ou a Spirulina de forma isolada podem ser utilizados para auxiliar o tratamento do efluente concomitantemente à produção de biomassa para diferentes aplicações. |
Abstract: | The rapid development of cattle farming in a confined manner has produced a large amount of waste water, which can result in eutrophication of water bodies, contamination of groundwater. The cultivation of microalgae in effluents can contribute to the partial removal of nitrogen and phosphorus, helping in the treatment. In addition to the microalgae that assist in the treatment of the effluent, in several studies, they are considered promising and sustainable biomasses for the production of biofuels. Thus, the cultivation conditions in a consortium of microalgae Spirulina and Scenedesmus were studied. Initially, Zarrouk culture media diluted to 20%, BG-11 and modified BGZ medium cultivated with different microalgae in individual photobioreactors were studied. With the growth kinetics, it was observed that the microalgae cultivated with the Zarrouk medium 20% showed greater growth, as well as a greater accumulation of intracellular carbohydrates. Subsequently, laboratory-scale cultivation of the microalgae Spirulina platensis and Scenedesmus obliquus was carried out in consortia using effluents from the anaerobic treatment of bovine manure, in order to facilitate the production of microalgae biomass for use in biorefineries. The obtained biomasses were characterized to evaluate the potential for the production of biofuels and other bioproducts. The effluent was used in sterile and non-sterile conditions to better understand the influence of other microorganisms in the removal of N and P. The biomass obtained with the addition of 10% sterile effluent in Zarrouk medium (20%) presented 44.12% and 34.62% of carbohydrates, using Spirulina platensis in monoculture or the consortia 50% / 50% of Spirulina and Scenedesmus, respectively, this biomass presenting potential to be used in the production of bioethanol. The nitrogen and phosphorus removals were greater in non-sterile conditions and reached 92.7% and 49.66% nitrogen and phosphorus removal, respectively, using the consortia and with the addition of 30% of effluent in the medium. Finally, pilot scale cultivation was performed in 10 L raceways, the best result being replicated in a 100 L raceway. The tests were performed with the addition of non-sterile effluent, 10% (v / v) was added on days 1, 5 and 10, in the form of fed batch. The obtained biomasses were characterized to evaluate the potential for the production of biofuels and other bioproducts. The crops that reached the highest dry mass were 50% Sc + 50% Sp at 15 days of cultivation, and the highest concentration of carbohydrates was achieved at 100% Sp. There was a removal of 16.75% of phosphorus and 88.2% nitrogen in the first 5 days of cultivation. The scale increase (raceway 100L) showed similar results in comparison to the cultivation performed in the 10L raceways. The cultivation of microalgae in consortium or Spirulina in isolation can be used to assist the treatment of the effluent concomitantly with the production of biomass for different applications |
Keywords: | Biocombustíveis Energia da biomassa Biodiesel Dejeto animal |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
???metadata.dc.language???: | por |
???metadata.dc.publisher.country???: | Brasil |
Publisher: | Universidade de Passo Fundo |
???metadata.dc.publisher.initials???: | UPF |
???metadata.dc.publisher.department???: | Faculdade de Engenharia e Arquitetura – FEAR |
???metadata.dc.publisher.program???: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
Citation: | MAGRO, Francisco Gerhardt. Valoração de efluentes de digestão de dejetos bovinos com cultivos mistos de microalgas. 2021. 121 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil e Ambiental) - Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS, 2021. |
???metadata.dc.rights???: | Acesso Aberto |
URI: | http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/2180 |
Issue Date: | 30-Jul-2021 |
Appears in Collections: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
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2021FranciscoMagro.pdf | Dissertação Francisco Magro | 3.83 MB | Adobe PDF | View/Open ???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.preview??? |
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