Evaluation of nanotechnological processes applied to the harvesting of microalgae biomass

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Barizao, Ana Carolina de Lima
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo; BR; Doutorado em Engenharia Ambiental; Centro Tecnológico; UFES; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
• Palavras-chave em Português: Biotechnology; Nanotechnology; Nanoparticles; Magnetism; Tannins; Ferro; subject.br-rjbn; Engenharia Sanitária
• Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/17157

As microalgas têm despertado interesse significativo devido às diversas aplicações na produção de biocombustíveis, alimentos funcionais, cosméticos e produtos farmacêuticos. Porém, um dos desafios encontrados durante sua produção é a etapa de colheita, que muitas vezes é trabalhosa e ineficiente. Neste contexto, a colheita utilizando nanopartículas magnéticas surge como uma técnica promissora para superar estas dificuldades. As nanopartículas podem aderir às paredes celulares das microalgas, permitindo a sua recuperação através da aplicação de um campo magnético. Algumas partículas podem ainda ser utilizadas para funcionalizar essas nanopartículas, melhorando suas características e otimizando sua aplicação. Assim, este estudo forneceu uma visão abrangente das diversas aplicações potenciais das microalgas, enfatizando seu potencial no tratamento de águas residuais, fixação de CO2 e produção de bioprodutos, buscando resolver a etapa limitante por meio de abordagens inovadoras que incluem a seleção e análise de nanopartículas derivadas de diferentes fontes e seu uso otimizado na colheita de Chlorella sp. De acordo com os resultados da caracterização, as nanopartículas de duas fontes utilizadas foram a magnetita. Os experimentos foram otimizados por planejamento fatorial, onde as nanopartículas magnéticas (MNPs) sintetizadas em laboratório (funcionalizadas pelo tanino de Rhizophora mangle) e aplicadas na colheita de Chlorella sp, alcançaram uma eficiência de colheita (HE%) de 92,6% ((MNP-TNs concentração =1.000 mg L -1 ; qexp= 1,39 g pH=4), mantendo esta eficiência durante 5 ciclos de reaproveitamento. manter um HE%= 63% (qexp= 0,96 g. mg-1 ) De forma satisfatória, quando foram utilizadas nanopartículas obtidas de fonte alternativa (material particulado) tanto as MNPs (nuas) quanto as MNP-TAN (funcionalizadas com tanino comercial) apresentaram ótimo rendimento eficiência, sendo que as MNPs (nuas) obtiveram maior eficiência de colheita (HE%=86%; concentração de MNPs=1.250 mg. L-1 ; pH=3) do que as nanopartículas funcionalizadas (HE%=77%; concentração de MNP-TANs=1.100 mg . L -1 ; pH=3,5). Porém, para isso foi necessária uma maior concentração de MNPs em um pH mais baixo. A funcionalização contribuiu para a estabilização das partículas aumentando seus ciclos de reutilização de 3 (MNSs) para 7 ciclos (MNP-TANs). Embora neste caso as eficiências de colheita tenham sido um pouco inferiores, é interessante verificar que um material obtido de forma natural, com baixo custo e aplicado pela primeira vez para este fim também pode ser considerado altamente promissor para este fim.