Valoração do efluente da indústria processadora de pescado por incorporação de nutrientes em aphanothece microscopica nägeli

Abstract

Nesta tese procurou-se demonstrar a valoração do efluente do processamento de pescado por incorporação dos nutrientes em Aphanothece microscopica Nägeli a diferentes temperaturas. Para tanto o trabalho é composto de cinco artigos que objetivaram avaliar sob o ponto de vista do tratamento do efluente pela cianobactéria Aphanothece e a separação e avaliação da biomassa gerada. O primeiro artigo intitula-se “Influência da temperatura na remoção de nutrientes do efluente da indústria de pescado por Aphanothece microscopica Nägeli”, e teve por objetivo avaliar a influência da temperatura (10, 20 e 30ºC) em um sistema de tratamento pela cianobactéria Aphanothece na remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo do efluente oriundo do processamento de pescado. A análise dos resultados mostrou que a temperatura influenciou significativamente na remoção de DQO, NTK, N-NH4 + e P-PO4 -3 . Para os experimentos a 20 e 30ºC todos os limites estabelecidos para os parâmetros avaliados foram atingidos. O segundo artigo intitulado “Efeito de coagulantes no efluente da indústria da pesca visando à separação de biomassa quando tratado por cianobactéria” avaliou o efeito da concentração e pH de dois tipos de coagulantes, cloreto férrico (FeCl3) e sulfato de alumínio (Al2(SO4)3), na separação da biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli cultivada em efluente da indústria da pesca, assim como a remoção de matéria orgânica e nutrientes do efluente. Os resultados indicaram que o coagulante FeCl3 foi mais eficaz na remoção de todos os parâmetros testados. No que concerne à separação da biomassa, com um número de seis lavagens foi removido cerca de 97,6% da concentração de FeCl3 adicionado inicialmente. O terceiro artigo com o título “Caracterização da biomassa de Aphanothece microscopica Nägeli gerada no efluente da indústria da pesca em diferentes temperaturas de cultivo” avaliou a composição química da biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli quando desenvolvida em meio de cultivo padrão BG11 e no efluente do processamento de pescado. O quarto artigo teve como título “Influência do meio de cultivo e temperatura em compostos nitrogenados na cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli” objetivou avaliar o teor de compostos nitrogenados presentes na biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli quando cultivada em meio padrão e no efluente da indústria da pesca nas diferentes fases de crescimento. Para o estudo da composição química e nitrogenados no efluente foram realizados experimentos nas temperaturas de 10, 20 e 30ºC. As concentrações de proteína, cinzas e pigmentos aumentaram com o aumento da temperatura. Por outro lado, foi observada uma redução do teor de lipídios e carboidratos com o aumento da temperatura. O íon amônio juntamente com os ácidos nucléicos representa uma importante fração do nitrogênio não protéico presente na biomassa da cianobactéria Aphanothece. Ficou demonstrada a influência do meio de cultivo na concentração de nitrogênio, bem como a determinação de proteína pelo método de Kjeldahl superestima a concentração protéica em cianobactérias. O quinto artigo intitulado “Produção de proteína unicelular a partir do efluente do processamento do pescado: modelagem preditiva e simulação” avaliou a produção de proteína unicelular através do cultivo da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli no efluente da indústria da pesca. Os dados cinéticos de crescimento celular foram ajustados a quatro modelos matemáticos (Logístico, Gompertz, Gompertz Modificado e Baranyi). Os resultados demonstraram que o modelo Logístico foi considerado o mais adequado para descrever a formação de biomassa. A análise preditiva mostrou a possibilidade da obtenção de 1,66, 18,96 e 57,36 kg.m-3.d-1 de biomassa por volume do reator em 1000 h de processo contínuo, para as temperaturas de 10, 20 e 30ºC, respectivamente.

In this thesis we tried to demonstrate the valorization of the fish processing effluent by nutrient incorporation in Aphanothece microscopica Nägeli in different temperatures. Thus, the following work is composed of five articles, which aimed to evaluate under the effluent treatment by cyanobacterium Aphanothece and the biomass harvest. The first article entitled “Influence of temperature in nutrient removal of the fish processing effluent by Aphanothece microscopica Nägeli”, aimed to determine the influence of temperature (10, 20 e 30ºC) on the organic matter, nitrogen and phosphorus removal when the cyanobacterium Aphanothece microscopica Nägeli is applied in fish industry effluent. It was showed the temperature has significatively influence in COD, TKN, N-NH4 + e P-PO4 -3 removal. The limits established by Brazilian legislation were reached for the treatments at 20 e 30ºC. The second article, with the title “Effect of coagulants in fish processing effluent for biomass harvesting when treated by cyanobactera” evaluated the concentration and pH effect by two coagulants – ferric chloride (FeCl3) and aluminum sulfate (Al2(SO4)3) – to recover the biomass of the cyanobacterium Aphanothece microscopica Nägeli grown in fish industry effluent, and to remove organic matter and nutrients from the effluent. The results showed the coagulant FeCl3 remove the most the organic matter and nutrients. It was achieved 97,6% of FeCl3 residual removal with six biomass washings. The third article with the title “Biomass characterization of Aphanothece microscopica Nägeli cultivated in fish industry effluent in different temperatures” focused on chemical composition of the cyanobacterium Aphanothece microscopica Nägeli biomass when it was grown in BG11 media and fish processing effluent. The fourth article has the title “Influence of medium and temperature on nitrogen compounds concentration in the cyanobacterium Aphanothece microscopica Nägeli” and aimed to evaluate the nitrogen compounds of the cyanobacterium Aphanothece microscopica Nägeli biomass when it was cultivated in fish effluent and BG11 medium in the different growth phases. The experiments were conduced at 10, 20 and 30ºC to study the chemical composition and nitrogen compounds. The protein, ash and pigment concentration increased when temperature increased. Nevertheless, it was observed a lipid and carbohydrate reduction when the temperature increased. The ammonium ion and nucleic acids are an important fraction of the non protein nitrogen. The influence of the medium on nitrogen concentration as well as the protein determination by method of Kjeldahl overestimates the protein concentration in cyanobacteria. The fifth article intitled “Single cell protein production from fish processing effluent: predictive modeling and simulation” evaluated the production of single cell protein through the cultivation of the cyanobacterium Aphanothece microscopica Nägeli in the fish processing effluent. The growth data were fitted into four mathematic models (Logistic, Gompertz, modified Gompertz and Baranyi). The results showed that the Logistic model was considered the most appropriate to describe the microorganism growth. The predictive analysis showed the possibility to obtain 1,66, 18,96 e 57,36 kg.m-3.d-1 of biomass in 1000 h continuous process for 10, 20 and 30ºC, respectively.