Carbono e nitrogênio na biomassa microbiana em latossolo amarelo submetido a diferentes usos e manejos, em irai de minas – mg



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XII CONGRESSO NACIONAL DE MEIO AMBIENTE DE POÇOS DE CALDAS


20 A 22 DE MAIO DE 2015 – POÇOS DE CALDAS – MINAS GERAIS





VANTAGENS DA CHLORELLA SOBRE A SOJA NA PRODUÇÃO DE BIODIESEL
Aline Rodrigues de Andrade e Silva(1) ; Danielly Cristina de Matos Costa(2); Edilene Ferreira de Medeiros(3); Illany Rossellini Bezerra da Silva(4);;Victor Andersom Verissimo De Oliveira(5)
(1) Pesquisadora Bolsista; PFRH; Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte; Natal, Rio Grande do Norte; aline.ifrn@yahoo.com.br . (2) Pesquisadora Bolsista; PFRH; Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte; Natal, Rio Grande do Norte; daniellycosta97@gmail.com . (3) Professora Orientadora; PFRH; Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte; Natal, Rio Grande do Norte; edilene.medeiros@ifrn.edu.br (4) Pesquisadora Bolsista; PFRH; Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte; Natal, Rio Grande do Norte; ynalli02@gmail.com . (5) Professor Orientador; PFRH; Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte; Natal, Rio Grande do Norte; victor.verissimo@ifrn.edu.br.
RESUMO – Atualmente as matérias primas mais utilizadas para a produção do biodiesel são as provenientes das oleaginosas, como por exemplo a soja, a mamona dentre outras, porém, devido aos problemas ambientais que podem ser causados com o cultivo de tais oleaginosas, novas pesquisas com possíveis novas fontes de óleo vegetal começaram a ser estudadas, dentre estas a utilização de microalgas para a obtenção do óleo vegetal vem se destacando devido a suas inúmeras vantagens na qual o presente artigo tem como objetivo expor. Dentre os benefícios apresentados o mais importante é o da área cultivável ser muito menor do que a necessária para produzir a mesma quantidade de óleo utilizando como matéria prima a soja, evitando assim o grande desmatamento ou a concorrência com outras culturas plantadas, por exemplo, para a alimentação. Porém ainda existem outras vantagens, como a produção em águas residuais, o que ajuda a solucionar outro problema ambiental e a produção durante todo ano sem ser influenciada pelo clima da região (dependendo do tipo de cultivo escolhido), pragas ou pelo tipo de solo da região. Por outro lado, a soja exige um menor investimento inicial e o seu retorno é mais imediato (DALL’AGNOL, 2007 apud ZANCAN e FILHO) o que pode explicar sua utilização em larga escala.
Palavras-chave: Microalgas. Óleo vegetal. Biocombustíveis. Vantagens.
Introdução

Segundo Ferrari, Oliveira e Scabio (2005), as maiores fontes de energia utilizadas em todo o mundo são oriundas do petróleo, carvão e do gás natural, fontes estas que irão se esgotar um dia, além de trazerem inúmeros problemas ambientais pelos impactos negativos causados na sua extração, produção e uso final pelos poluentes emitidos durante a sua queima. Para diminuir esse problema foram iniciadas pesquisas com fontes alternativas mais vantajosas e que causem menos danos ao meio ambiente, como é o caso do biodiesel.

O biodiesel refere-se a qualquer biocombustível equivalente ao diesel e obtido a partir de materiais biológicos renováveis, tais como óleos vegetais ou gorduras animais, e consiste em hidrocarbonetos saturados de cadeia longa (ANTUNES e SILVA, 2010).

Atualmente as matérias primas mais utilizadas para a produção do biodiesel são as provenientes das oleaginosas, como por exemplo a soja, a mamona dentre outras, porém, devido aos problemas ambientais que podem ser causados com o cultivo de tais oleaginosas, novas pesquisas com possíveis novas fontes de óleo vegetal começaram a ser feitas, dentre estas a utilização de microalgas para a obtenção do óleo vegetal vem se destacando devido a suas inúmeras vantagens.

O presente artigo tem como objetivo expor algumas das inúmeras vantagens que as microalgas, representada pela Chlorella, tem sobre a atual líder de produção de óleo no mundo, a soja.


Revisão de Literatura

  1. Microalgas

1.1 Histórico de produção do biodiesel

De 1978 a 1996, o Escritório de Desenvolvimento de Combustíveis do Departamento de Energia norte-americano financiou o Aquatic Species Program (ASP) para desenvolver combustíveis de transporte renováveis a partir de microalgas. O foco principal do programa foi a produção de biodiesel a partir de microalgas com alto teor de lipídeos, cultivadas em tanques, utilizando CO2 residual. Ao longo de quase duas décadas deste programa, foram feitos grandes avanços na técnica de manipulação do metabolismo de microalgas e na engenharia de sistemas de produção das mesmas. As atividades do programa e os resultados obtidos são apresentados em relatório publicado em 1998 (SHEEHAN et al, 1998 apud FRANCO et al, 2013).  Naquela época não foi possível viabilizar economicamente a produção da biomassa microalgal para a produção de biodiesel, principalmente devido à alta variação da produtividade em óleo ao longo do ano (FRANCO et al, 2013).

No Japão foi desenvolvido um programa com objetivo semelhante pelo Research Institute of Innovative Technology (RITE), porém substituindo o sistema aberto pelo cultivo em fotobiorreatores, mais intensivo, com maiores possibilidades de controle e uma maior produtividade de biomassa por área quando comparado ao sistema aberto (HUNTLEY, 2006 apud FRANCO et al, 2013). Neste programa também não se alcançou uma viabilidade econômico-financeira para a produção da biomassa microalgal (MENEZES, 2013 apud FRANCO, et al, 2013).

Outra ação do MCTI teve início em novembro de 2010, com a aprovação do Projeto MCT/FINEP de “Produção de biodiesel derivado de óleos de microalgas”. Com conclusão prevista para o final de 2012 e investimento de R$ 6 milhões, o projeto, que tem apoio da Rede Brasileira de Tecnologia do Biodiesel, reúne diferentes institutos de pesquisa e universidades do País com atuação na área de aquicultura e biodiesel, tais como a Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), Universidade Federal da Paraíba (UFPB), Instituto Nacional de Tecnologia (INT), Universidade Federal do Paraná (UFPR), Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Universidade Federal de Goiás (UFG), Instituto de Tecnologia do Paraná (Tecpar) e Universidade Federal de Lavras (UFLA). Estes dados mostram que existem esforços em PD&I no Brasil, o que pode resultar em avanços significativos nesta temática a curto e médio prazos (MENEZES, 2013 apud FRANCO, et al., 2013).



1.2 Chlorella

A Chlorella é uma microalga unicelular microscópica, eucariótica, esférica e com diâmetro variando entre 5-10 µm, encontrada em tanques e lagos, com alta capacidade de realizar fotossíntese (COSTA et al., 2006).

Devido ao seu alto valor nutritivo a Chlorella é muito utilizada como suplemento alimentar, desintoxicante, normalizante da função intestinal, estimulante do sistema imune e promovedor da reparação tecidual e da integridade celular. Algumas revistas apontam ainda a Chlorella como a solução a curto prazo para a fome no mundo devido ao seu alto teor nutritivo e sua capacidade de multiplicar-se rapidamente.

Porém, foi através da produção de biocombustíveis que a microalga ganhou mais destaque. Por se tratar de uma matéria prima renovável, menos poluente e de fácil cultivo, as microalgas passaram a ser a matéria prima mais vantajosa na produção de biocombustível. E dentre elas, a espécie Chlorella se mostrou a mais vantajosa, por conter não só uma grande quantidade de óleo, mas também uma grande quantidade de lipídio e biomassa necessários para essa produção.



2. Soja

O cultivo da soja originou-se na região leste da China, o qual passou por evolução entre duas espécies de soja selvagem, que foram domesticadas e melhoradas por cientistas da antiga China. No Brasil, a introdução da soja iniciou-se com os primeiros materiais genéticos vindos dos Estados Unidos e testados no Estado da Bahia em 1882, a fim de estudar o cultivo como uma cultura forrageira. A partir da década de 70, a cultura da soja teve sua ascensão, ou seja, evoluiu significativamente, devido à política de subsídios ao trigo, visando autossuficiência (CANDEIA, 2008, p.13).

A soja possui excelente capacidade de adaptação, semelhante ao cultivo de feijão, preferindo terras sílico-argilosas férteis, nunca úmidas e nem ácidas, podendo ainda ser semeadas duas vezes ao ano (setembro-outubro e fevereiro-março). O grão possui textura macia, sabor pouco amargo, elevados teores de ácido ascórbico e β-Caroteno e baixas quantidades de fatores antinutricionais, com 17-19% de proteínas e 35-40% de gordura (SIMONNE et al., 2000; MARQUES, 2006; EMBRAPA SOJA, 2007 apud CANDEIA, 2008, p.12).

O óleo de soja, que surgiu como um subproduto do processamento do farelo tornou-se um dos líderes mundiais no mercado de óleos. O mesmo possui inúmeras aplicabilidades, e sendo também fonte de matéria-prima para as margarinas, maionese etc. (MORETTO e FETT, 1998 apud CANDEIA, 2008, p.14). A sua mais recente aplicação é para a produção do biodiesel.



3. Legislação

Nota-se que desde a década de 1970 o Estado brasileiro vem estimulando o desenvolvimento de novas fontes energéticas a partir do uso mais expressivo da biomassa, destacando-se especialmente a produção de etanol (MATTEI, 2010 p.6). Porém, somente em 2004, foi criado um programa específico para o biodiesel sendo esse o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel, o PNPB, que desenvolveu duas leis e diversas normas estando entre elas a Lei no 11.097, de janeiro de 2005, que fala sobre a introdução do biodiesel na matriz energética brasileira, e a Lei nº 13.033, de setembro de 2014, que estabelece a porcentagem de biodiesel a ser acrescentado ao diesel comum.

Além dessas leis foi criado ainda o “Selo Combustível Social” que oferece benefícios para os produtores de biodiesel que adquirem a biomassa através da agricultura familiar. Porém não há notícias de que esse selo inclua produtores de microalgas.
Material e Métodos

Para escolher a melhor fonte para a produção do biodiesel (Chlorella ou soja), foram feitas pesquisas bibliográficas utilizando-se de sites, artigos e trabalhos acadêmicos publicados em meio eletrônico, que tivessem foco no assunto em questão para que pudesse ser realizada uma análise considerando aspectos positivos e negativos de cada um, sendo possível uma interpretação dos dados e consequentemente a escolha da melhor fonte.


Resultados e Discussão

Nos dias de hoje a produção de óleo vegetal através da soja lidera o ranking mundial com 32% da produção, segundo dados da EMBRAPA (2005),isso se deve principalmente pela sua fácil adaptação porém, comparando a soja com as microalgas, a primeira traz alguns problemas como; a demanda de grandes áreas (Tabela 1), que traz como consequência o desmatamento, contaminação do solo, podendo ser cultivada apenas duas vezes por ano, como mostrado anteriormente, a produção em apenas algumas épocas do ano e, a tão temida e discutida, crise de alimentos, já que é fonte matéria-prima para inúmeros alimentos produzidos atualmente.


Tabela 1. Comparação entre fontes de biodiesel .

Cultura

Produção de óleo (L/ha) *

Área cultivável necessária (Mha)a

Soja

446

594

Microalgas  

(70% óleo/peso seco)



136900

2

Microalgas  

(30% óleo/peso seco)



58700

4.5

* Valor referência para cumprir 50% das necessidades energéticas dos transportes nos Estados Unidos.

Fonte: ANTUNES e SILVA (2010).


Com as microalgas esses problemas não existem já que exigem uma área cultivável bem menor, quando comparado a soja (Tabela 1), apresentando-se como uma atividade de baixo impacto ambiental, além do que, não compete por espaço com outras culturas alimentares (MIRANDA 2011, apud VIEIRA, 2014), além de apresentarem um maior controle da produtividade através do cultivo em fotobiorreatores. Observa-se ainda que, microalgas como as do género Chlorella, por exemplo, podem ser utilizadas para mitigar problemas ambientais, já que podem ser cultivadas em águas residuais provenientes da indústria sucroalcooleira como demonstrado por Vieira (2014). Outra vantagem das microalgas é sua capacidade de produzem o ano inteiro, independente de estações do ano. Pode-se observar ainda que, dentre as microalgas, a Chlorella é a espécie que produz mais biocombustível, pois apresenta uma relação de biomassa, óleo e lipídio maior do que o das outras espécies de microalgas (Tabela 2 e 3). No que diz respeito aos alimentos, segundo Antunes e Silva (2010) as microalgas não são tão utilizadas quanto a soja.
Tabela 2. Conteúdo em óleo de algumas microalgas.

Microalga

Conteúdo de óleo (% peso seco)

Chlorella sp.

28-32

Phaedactylum tricornutum  

20-30

Schizochytrium sp.

50-77

Tetraselmis sueica

15-23

Fonte: RODOLFI et al. apud VIERIA (2013)

       


Tabela 3. Produtividade de biomassa.

Espécies de algas

Produtividade de Biomassa

(g. Lˉ¹. dia ˉ¹)

Conteúdo lipídico

(% biomassa)

Produtividade lipídica

(mg. Lˉ¹. dia ˉ¹)

Skeletonoma sp.

0.09

31,8

27,3

Chlorella sp.

0.23

18,7

42,1

Chloreolla sorokiniana

0.23

19,3

44,7

Chlorella vulgaris

0.17

19,2

32,6

Chlorocoocum sp.

0.28

19,3

53,7

Fonte: RODOLFI et al. apud VIERIA (2013).
Pode-se ver, então, que a produção de biodiesel utilizando-se das microalgas como matéria prima possui inúmeras vantagens e como mostrado, essas vantagens superam as da produção com a soja. O que falta, entretanto, é o incentivo para a produção desse combustível tão vantajoso; uma das opções seria incluir esse tipo de matéria prima no programa “Selo Combustível Social”, por exemplo.
Conclusões

Apesar das inúmeras vantagens que as microalgas trazem; entre elas a não utilização de grandes áreas, não competindo assim com outras culturas e/ou tomando o lugar da própria mata nativa; a produção em águas residuais ajudando a solucionar outro problema ambiental; e por fim, a produção durante todo ano sem ser influenciada pelo clima da região (dependendo do tipo de cultivo escolhido), pragas ou tipo de solo da região; a soja ainda é uma das líderes em produção de biocombustível. Isso ocorre pois a cultura da soja não exige tanto capital e tem um rápido retorno, o que pode explicar, em teoria, os muitos auxílios de inclusão do governo aos pequenos agricultores que produzem tal oleaginosa. Por isso cabe aos responsáveis, principalmente governamentais, investir em programas de implantação do cultivo e produção de biocombustível a partir da microalga em escala comercial.



Agradecimentos

Agradecemos, primeiramente a Deus por todas as bênçãos que nos foram dadas. Em segundo a nossa família pela paciência, compreensão e apoio nos momentos difíceis. E finalmente a Petrobrás, que através do PFRH financia nossas pesquisas.


Referências Bibliográficas

ANTUNES, R., SILVA, I. C. Utilizações de algas na produção de biocombustíveis. Disponível em: Acesso em: 24 de out. 2014.

BRASIL. Lei Nº 11.097, de 13 de Janeiro de 2005.

BRASIL. Lei Nº 13.033, de 24 de Setembro de 2014.

CANDEIA, R. A. Biodiesel de soja: síntese, degradação e misturas binárias. João Pessoa, Programa de Pós-Graduação em Química, UFPB, Tese de Doutorado, 2008.Disponível em Acesso em 22 de out. 2014.

Chlorella, o super alimento. Disponível em: < http://ahau.org/chlorella-o-super-alimento/> Acesso em: 24 de ago.2014.

COSTA J. A.; RADMANN E. M.; CERQUEIRA V. S.; SANTOS G. C.; CALHEIROS M. N.



Perfil de Ácidos Graxos das Microalgas Chlorella vulgaris e Chlorella minutíssima Cultivadas em Diferentes Condições. Alim. Nutr., Araraquara. V. 17, n.4, p. 429-436, 2006.

FERRARI, R. A.; OLIVEIRA, V. da S.; SCABIO, A. Biodiesel de Soja: Taxa de Conversão em Ésteres Etílicos, Caracterização Fisicoquímica e Consumo em Gerador de Energia. Quim. Nova, Ponta Grossa, v. 28, n. 1, p.19-23, 23 nov. 2004. Disponível em: . Acesso em: 26 mar. 2015.

FONTANA J. D. O duelo soja versus microalga no biodiesel brasileiro e internacional. Revista BiodieselBR, ano 4, N. 20, de dez/2010-jan/2011. Disponivel em: Acesso em: 22 de out. 2014.

FRANCO, A. L. C. et al. Biodiesel de microalgas: Avanços e desafios. Quim. Nova, Vol. 36, N. 3, 437-448, 2013. Disponível em: Acesso em 26 de mar. de 2015.

MATTEI, L. F. Programa Nacional para produção e uso do biodiesel no Brasil (PNPB): trajetória, situação atual e desafios. BNB. Documentos Técnicos Científicos, v. 41, n. 04, 2010.

VIEIRA, T. Q. Uso de Resíduos Líquidos no Cultivo da Microalga Chlorella sp com Potencial para Produção de Biocombustíveis. 2013. Disponível em: Acesso em: 24 de ago. 2014.



ZANCAN, N. e FILHO, J.G.M Biodiesel a partir da soja: vantagens e desvantagens. Disponível em: Acesso em: 25 de out. 2014.


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