Valorização de biomassa algal resultante de processos de biorremediação

• Author(s): Monteiro, Diana Aurora Moreira
• Date: 2014
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10198/11764
• Origin: Biblioteca Digital do IPB
• Subject(s): Biorremediação; Microalgas; Chlorella vulgaris; Valorização da biomassa; Ecotoxicidade
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Fernandes, Conceição
• Contributor(s): Biblioteca Digital do IPB

Description

A biorremediação de efluentes através de microalgas ganha cada vez mais relevo, dada a comprovada eficácia do processo. Porém, a biorremediação, por norma, tem como objetivo remediar o efluente, obstante das transformações que resultam na biomassa. Assim, a possibilidade de obter biomassa utilizando efluentes com elevada carga orgânica e concomitantemente efetuando um processo de biorremediação, insere-se nas diretrizes atuais de gestão de resíduos que permitem minimizar o impacto ambiental, promovendo mais-valias. Neste contexto surge o objetivo principal deste trabalho que visa caracterizar e comparar, do ponto de vista físico-químico e toxicológico, a biomassa resultante de processo de biorremediação de águas ruças de duas (AR-2) e três fases (AR-3). Os ensaios foram desenvolvidos em culturas batch utilizando células imobilizadas de Chlorella vulgaris, tendo-se avaliado a biomassa resultante de diferentes concentrações de AR (35%, 50% e 60% nas AR-2; 20% nas AR-3). Nos ensaios com AR-2 foi ainda avaliada a biomassa resultante de dois tratamentos sucessivos (2º ciclo da biomassa) e a resultante da otimização do processo, quer pelo uso de fotobiorreator de coluna de bolhas, quer pelo biotratamento do efluente sem preservação, por oposição à conservação por acidificação e congelação. Nos ensaios com AR-3 foi ainda avaliada a biomassa resultante de um segundo tratamento do efluente (2º tratamento). A caracterização físico-química da biomassa foi realizada, comparativamente com os controlos (T0 e controlo negativo), pela variação do volume de esferas inoculadas e pelos teores de clorofila total, clorofila a e b (Chl a e Chl b), carotenoides, e proteínas totais. A variação dos compostos fenólicos foi avaliada na biomassa e no efluente (Folin-Ciocalteau e HPLC). Também os testes de ecotoxicidade foram realizados na biomassa e no efluente, respetivamente com a Daphnia magna (biomassa) e Artémia salina (efluente). Os resultados mostraram que a biomassa resultante das biorremediações apresenta potencialidade para futura utilizações, em especial as resultantes dos ensaios realizados em AR-2 (35% 2º ciclo e 50% com uso de coluna de bolhas). Estas séries apresentaram aumentos, quer a nível proteico, quer a nível de pigmentos, com especial destaque para os carotenoides. Os ensaios com AR-3 (20%) não se mostraram convidativos no que respeita ao teor de pigmentos, contudo o incremento do seu teor de proteínas apresenta potencial. Ao nível dos compostos fenólicos registou-se uma diminuição no efluente após a biorremediação, demonstrando o potencial das microalgas para este efeito e a não incorporação destes compostos na biomassa final. Os resultados obtidos na ecotoxicidade vêm de acordo com os anteriores, uma vez que após a biorremediação, o efluente diminuiu a sua toxicidade e a biomassa aumenta a sua. Apesar da biomassa resultante apresentar alguma toxicidade, tal não inviabiliza a sua valorização. Assim, esta biomassa apresenta-se com um enorme potencial de utilizações, porém com necessidade de um estudo mais aprofundado.

The Bioremediation of wastewater using microalgae has gained increasing importance, given the proven effectiveness of the process. However, the bioremediation normally, aims to remedy the effluent, regardless the transformations that result in biomass. Thus, the possibility of obtaining biomass using wastewater with high organic load and concurrently performing a bioremediation process is part of the current guidelines for waste management that minimize the environmental impact, promoting benefits. In this context arises the main objective of this work is to characterize and compare the physico-chemical and toxicological point of view, the resulting biomass bioremediation process of two phases olive mill wastewater (AR-2) and three phases olive mill wastewater (AR-3). The assays were developed in batch cultures using immobilized cells of Chlorella vulgaris, having evaluated the resulting biomass of different concentrations of olive mill wastewater (35%, 50% and 60% in AR-2, and 20% in AR-3).In assays with AR-2 was further evaluated the biomass from two successive treatments (2nd cycle of biomass) and the resulting optimization of the process or by use of a bubble column photobioreactor or by biotreatment of wastewater without preservation, as opposed conservation by acidification and freezing. In tests with AR-3 was further evaluated biomass from the a second treatment of effluent (2nd Treatment). The physico-chemical characterization of biomass was carried out, compared with controls (T0 and negative control), the variation of the volume of inoculated balls and the levels of total chlorophyll a, chlorophyll b (Chl a and Chl b), carotenoids, and total protein. The variation in phenolic compounds was evaluated in the biomass and effluent (Folin-Ciocalteu and HPLC). Also ecotoxicity tests were performed in the biomass and effluent, respectively with Daphnia magna (biomass) and Artemia salina (effluent). The results showed that the resulting biomass from assays has potential for future uses, particularly those resulting from assays on AR-2 (35% 2nd cycle and 50% using a bubble column). This series showed increases both the protein level or the level of pigments, with special focus on carotenoids. Assays with AR-3 (20%) were not inviting as regards the pigment content, but the increase of their protein content presents potential. At the level of phenolic compounds was registered a decrease in the effluent after bioremediation, demonstrating the potential of microalgae for this purpose and the non-incorporation of these compounds in the final biomass. The results obteined from ecotoxicity tests according to the above, since after bioremediation the effluent decreased its toxicity and biomass its increased. Despite the resulting biomass present some toxicity, this does not invalidate its valorization. Thus, this biomass is presented with a huge potential uses, but in need of further study.