Potencial biotecnológico de chlorella vulgaris: aplicação em biocelulas a combustível fotossintética, produção de energia e sequestro de co2

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: CAVALCANTI, Davi de Lima
• Orientador(a): CAMPOS-TAKAKI, Galba Maria de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Ciencias Biologicas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Chlorella vulgaris.célula a combustível. sequestro de carbono. produção de energia. produção de metabólitos.; Chlorella vulgaris. fuel cell. carbon sequestration. energy production
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/18531

O crescimento da população mundial vem causando um aumento substancial na demanda por energia o que poderá causar em curto prazo uma crise energética, pois grande parte da energia consumida em todo mundo é proveniente de fontes não renováveis como o petróleo, já que sua prospecção e utilização tem causado grandes danos a natureza, impactando vários ecossistemas e colaborando com o aquecimento global. Por estes motivos, novas tecnologias para geração de energia limpa vêm sendo criadas. Um exemplo destas são as células a combustível, que são dispositivos que convertem energia química em elétrica. Porém esta tecnologia apresenta algumas limitações, como deficiências na transferência de elétrons, baixa geração de potência e altos custos associados a utilização de catalizadores metálicos, os quais aumentam os custos de implantação e dificultam sua utilização em larga escala. Visando superar estas limitações uma variação desta tecnologia foi desenvolvida, a chamada célula a combustível fotossintética. Neste tipo de célula a combustível, microalgas como a Chlorella vulgaris são utilizadas no compartimento catódico substituindo catalizadores químicos melhorando sua sustentabilidade e reduzindo os custos de implantação. As utilizações de cátodos de microalgas também colaboram com o sequestro de carbono da atmosfera, o convertendo em oxigênio e biomassa rica em metabolitos de grande valor comercial como amido e lipídios. No presente estudo a microalga C. vulgaris foi utilizada no compartimento catódico de uma célula a combustível fotossintética a fim de se analisar sua eficiência na produção de energia, sua capacidade de sequestrar o dióxido de carbono da atmosfera e seu acúmulo de materiais de reserva como amido e lipídios totais. Na primeira parte deste estudo a microalga C. vulgaris foi utilizada como aceptora de elétrons em um compartimento catódico, onde durante 10 dias de experimento foram avaliados a quantidade de CO2 capturada pelas células de algas (7mg/L de CO2), a composição da biomassa, Amido (3%) e Lipídios (70%) e parâmetros eletroquímicos como a Eficiência Coulômbica (CE = 33,1%) e densidade de corrente máxima (Idmax = 147 mA cm²). Em seguida esta condição foi submetida a um planejamento fatorial completo 2², onde as variáveis independentes, tempo de iluminação e a concentração de nitrogênio foram testadas sobre a produção de eletricidade e acúmulo de amido e lipídios. Durante os experimentos foi constatado que a iluminação é o fator que mais influi na geração de energia, onde foram obtidos valores de densidade de corrente máxima Idmax = 178 mA/cm² com uma eficiência coulômbica de 42,5%, além de uma acumulação máxima de amido de 38% e 77% de lipídios, demonstrando que a utilização de um cátodo fotossintético para produção de energia é viável e eficiente na produção de metabólitos com elevado valor comercial.