Desenvolvimento de um bioprocesso para biorremediação do nitrogênio amoniacal de efluentes com produção de biopolímeros por cianobactérias e bactérias heterotróficas

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Scheliga, Camylle Guimarães
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Química
• Palavras-chave em Português: Ammoniacal nitrogen; Cyanobacteria; Polyhydroxyalkanoates; Residual crude glycerol; Biopolímeros; Nitrogênio amoniacal; Cianobactéria; Polihidroxialcanoatos; Glicerol bruto residual; A. platensis; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18885

Mesmo após a digestão anaeróbica do lixiviado de aterro sanitário, de efluentes municipais e de diversos efluentes agroindustriais (destilarias, criação de bovinos, suínos, aves, e búfalos) é relatado que concentrações de nitrogênio amoniacal acima de 800 mg.L-1 podem estar presentes nesses efluentes. A elevada concentração de nitrogênio amoniacal nesses efluentes leva à eutrofização dos corpos hídricos caso não haja um processo eficiente e viável de tratamento. Até então, há uma busca por um processo eficiente e economicamente viável para biorremediação do nitrogênio amoniacal de efluentes. Através da versatilidade metabólica das cianobactérias, esta fonte de nitrogênio pode ser utilizada e removida, produzindo carotenóides, ficobiliproteínas e biopolímeros (polihidroxialcanoatos) de interesse industrial. O desafio para torná-lo viável é a toxicidade do nitrogênio amoniacal para as cianobactérias. Estudos recentes têm demonstrado que a inserção de uma fonte orgânica no meio amoniacal reduz a toxicidade do nitrogênio amoniacal para as cianobactérias pela maior independência de seu aparato fotossintetizante afetado pela toxicidade do nitrogênio amoniacal. Dessa forma, o presente estudo foi inovador ao propor a valorização do glicerol bruto residual da produção de biodiesel e sua utilização como fonte orgânica para biorremediação de efluentes industriais por cianobactérias. Além disso, o uso de efluentes industriais como fonte de nitrogênio para seu crescimento tem o potencial de reduzir os custos com o meio de produção das cianobactérias já que as fontes nitrogenadas possuem alto impacto em seu custo. Desenvolveu-se um bioprocesso utilizando as melhores estratégias (aumento da concentração inicial de biomassa, condução do bioprocesso por batelada alimentada, controle do pH do bioprocesso e mixotrofia) de forma sinérgica e inovadora. A inserção do glicerol bruto residual permitiu o estabelecimento de uma cultura mista de Arthrospira (Spirulina) platensis e bactérias heterotróficas. As bactérias cresceram em produtividade volumétrica de biomassa de 0,435±0,004 g.L-1.d-1 e tiveram um acúmulo de biopolímeros máximo e terórico de 49±7% da biomassa. Já a A. platensis foi produzida em produtividade de 0,226±0,005 g.L-1.d-1, e teve alta importância na produção de pigmentos de alto valor agregado (ficocianina, 84.2±2.8 mg.g-1 e carotenoides totais, 1,62±0,18 mg.g-1. Houve a assimilação de nitrogênio amoniacal próxima de 600 mg.L-1 em apenas 8 dias de bioprocesso. No oitavo dia, o bioprocesso encontrava-se estável, com um consumo diário de nitrogênio amoniacal de 100 mg.L-1.d-1 e em eficiência de remoção de 100%. Não houve presença de nitrito e nitrato no meio após o bioprocesso cujas condições são promissoras, em comparação aos resultados recém-publicados na literatura, para serem avaliadas por outras espécies de microalgas com produção de outros compostos de interesse industrial. Sendo assim, o bioprocesso desenvolvido mostrou-se atrativo para biorremediação dos efluentes industriais sob o ponto de vista econômico e ambiental.