Otimização da extração de lipídios da microalga Scenedesmus obliquus com acetato de etila - Ferreira, Isabela Nascimento Tavares (2021)
As microalgas são organismos unicelulares que possuem a capacidade de armazenar lipídios, despertando interesse para a produção de biodiesel motivando o desenvolvimento de inúmeras pesquisas. Para viabilizar a produção de biocombustíveis de microalgas em escala industrial, um dos impasses é o desenvolvimento de uma rota energeticamente eficiente que maximize a extração de óleo da biomassa úmida e sua conversão a biodiesel. Esse estudo teve por objetivo determinar os dados de equilíbrio do sistema de extração de lipídios de Scenedesmus obliquus BR003, composto por um óleo modelo (homólogo ao da microalga), acetato de etila e água. A seletividade da extração do óleo de microalgas foi calculada a partir dos valores de coeficiente de partição para ácidos graxos livres (AGL) e para lipídios neutros (LN), que foram obtidos nas temperaturas de 25, 35 e 45 °C e nos teores de acidez de 2, 20 e 40 % AGL. O estudo de otimização foi realizado visando à seleção da condição operacional na qual fosse obtido o maior rendimento em óleo extraído, utilizando de forma conjunta os valores de coeficiente de partição, número de estágios de extração em batelada, volumes relativos das fases extrato e rafinado e menor o consumo de energia empregada para recuperação dos solventes. A comparação do desempenho da extração de óleo da biomassa úmida (suspensão aquosa com 10 % de sólidos) foi realizada com as misturas solventes clorofórmio: metanol (1:2 v/v) e hexano: etanol (1:1 v/v). A temperatura da extração e a acidez do óleo influenciam a equilíbrio de fases e, consequentemente, a curva binodal. Os valores de seletividade indicaram que o uso do acetato de etila como solvente favoreceu a concentração de AGL e dos lipídios neutros (LN) na fase rica em acetato de etila (superior). O aumento da acidez inicial do óleo diminuiu o coeficiente de partição dos lipídios neutros e aumentou a seletividade. Os valores de seletividade nos sistemas contendo óleo bruto de S. obliquus apresentaram valores inferiores aos do óleo modelo, em decorrência da diminuição dos coeficientes de partição do AGL e do lipídio neutro nesses sistemas, comportamento justificado pela complexidade da composição do óleo de microalgas. Em relação ao estudo de otimização, verificou-se que 1 h de extração é suficiente para atingir o equilíbrio de fases e sua separação por solubilidade. Resultados do teste de carga e de temperatura indicaram que 25 °C e razão acetato de etila: suspensão aquosa com 1 % (m/m) de óleo igual a 1:10 em volume são as condições mais favoráveis a extração. O desempenho da extração de óleo da microalga com acetato de etila foi comparado com misturas de solventes clorofórmio: metanol (2:1 v/v), que resultou em maior rendimento já no primeiro estágio, enquanto que o acetato de etila e hexano: etanol (1:1 v/v) resultaram no mesmo rendimento acumulado em dois estágios de extração. Uma análise comparativa de um processo de extração de óleo da biomassa em dois estágios foi realizada para o acetato de etila e as misturas de clorofórmio: metanol e hexano:etanol, considerando a recuperação dos solventes com afinidade pela fase aquosa (rafinado), como etanol e metanol. Por meio dos resultados dos balanços de massa e energia, verificou-se que o consumo de energia é fortemente dependente da recuperação dos solventes polares na fase aquosa, o que viabiliza o uso do acetato de etila, que não requer recuperação devido à sua baixa solubilidade em água. Adicionalmente, destaca-se que o uso do acetato de etila confere um caráter sustentável ao processo de extração e óleo, visto que não se utiliza solventes tóxicos e não renováveis, como metanol, hexano e clorofórmio. Palavras-chave: Microalgas. Scenedesmus obliquus. Extração líquido-líquido. Dados de Equilíbrio. Otimização.