Desenvolvimento de um processo integrada para colheita e secagem da microalga Scenedesmus obliquus

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Dias, Víctor Martins
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Engenharia Agrícola
• Palavras-chave em Português: Microalga – Secagem; Biomassa; Energia – Consumo; Biocombustíveis; Engenharia Agrícola
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/30524; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.233

A utilização de biocombustíveis e alimentos produzidos a partir da biomassa da microalga tem se destacado devido ao grande potencial desses microrganismos como fonte renovável de nutrientes e energia. Porém, as etapas de colheita e pós-colheita das microalgas apresentam ainda custo elevado pela necessidade do uso de calor para remoção de água. A utilização de métodos de concentração eficientes antes da secagem tem sido estudada a fim de diminuir os custos para a obtenção de biomassa seca. Logo, no trabalho teve-se por objetivo desenvolver um processo integrado de colheita e concentração da microalga da linhagem Scenedesmus obliquus BR003 cultivada em tanques abertos visando a produção de biomassa seca em grande escala. O trabalho foi divido em duas etapas de pesquisa, a primeira foi realizada com objetivo de determinar as propriedades termodinâmicas da biomassa de microalga pertinentes a secagem a partir da isotermas de sorção. O modelo de Peleg apresentou o melhor ajuste para a isoterma de sorção e foi utilizado para a predição das propriedades termodinâmicas de calor isostérico de sorção líquido, entropia, calor latente, calor isostérico de sorção total e energia livre de Gibbs. O calor isostérico, que pode ser utilizado para se determinar a demanda de calor na secagem, foi de 5236,19 a 5331,79 kJ∙kg -1 , entre as temperaturas de 70 a 30°C, para atingir um teor de água na base seca igual a 4% b.s. Na segunda etapa da pesquisa investigaram-se alternativas para a redução dos custos na concentração da biomassa, pela redução do consumo de energia com a remoção mecânica da água, antes da secagem. As operações unitárias de floculação, filtração (por gravidade e a vácuo) e centrifugação, em nível de bancada, foram otimizadas. Estas técnicas foram validadas em um estudo de aumento de escala, no qual foram combinadas em 3 rotas, contento 3 etapas de concentração. O desempenho das rotas foi avaliado pelo consumo de energia na remoção de água e a consequente redução na demanda de calor para a secagem a partir dos valores de calor isostérico. Pelos resultados obtidos, verificou-se que a rota de floculação, seguida por filtração a vácuo e centrifugação foi a que apresentou o melhor desempenho, concentrando dois cultivos outdoor em 1084 e 951 vezes, em relação a suspenção do cultivo, além de reduzir o gasto de energia na secagem. Concluiu-se a partir dos resultados obtidos que a remoção mecânica da água da biomassa racionaliza o consumo de energia, além de possibilitar secadores mais eficientes para a biomassa de microalga por meio dos dados termodinâmicos obtidos. Palavras-chave: Calor isostérico. Eficiência energética. Equilíbrio higroscópio. Remoção de água. Tetradesmus obliquus.