Fixação de CO2 pela integração de métodos biológico e químico : cultivo de Spirulina sp. LEB 18 com absorventes de CO2

Abstract

O aumento da demanda energética mundial, devido ao avanço tecnológico e a crescente atividade industrial, muito dependentes dos combustíveis fósseis, elevou a emissão de gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono (CO2) para o meio ambiente. As mudanças climáticas, como aumento da temperatura média global, causadas pelo acúmulo desses gases na atmosfera, levou à busca por técnicas de captura e armazenamento do CO2. Uma estratégia de mitigação do CO2 é a biofixação por microalgas que, além de atenuar a concentração atmosférica do gás, apresenta potencial na produção de metabólitos secundários de interesse. Um sistema que pode ser aliado à biofixação é a absorção química, tecnologia que pode ser implementada a curto prazo em centrais de energia para captura de CO2. A dietanolamina é uma amina secundária que tem sido empregada na captura de CO2. O carbonato de potássio tem sido utilizado no tratamento dos gases de combustão pelo baixo custo e baixa toxicidade. Diante disso, o objetivo do trabalho foi avaliar a biofixação de CO2 pela associação dos processos de mitigação químico e biológico. O crescimento da microalga Spirulina sp. LEB 18 foi avaliado com adição de dietanolamina e carbonato de potássio (0,41 a 4,92 mmol L-1), em fotobiorreatores erlenmeyer (0,5 L). A biofixação de CO2 e composição da biomassa foram avaliadas a partir de ensaios em fotobiorreatores tubulares verticais (1,8 L), com os absorventes separadamente e misturados. A microalga Spirulina sp. LEB 18 apresentou aumento de 34,5 % na biofixação de CO2 quando cultivada com 1,64 mmol L-1 de dietanolamina, além de aumento de 81 % na concentração de ficocianina, em relação ao cultivo sem absorvente. A eficiência de fixação do CO2 pela microalga chegou a 43 % m m-1 nos ensaios com 1,64 mmol L-1 de dietanolamina misturado com 0,41 mmol L-1 de carbonato de potássio. A adição de dietanolamina e carbonato de potássio no cultivo de Spirulina sp. LEB 18 pode ser realizada separadamente ou combinando diferentes concentrações dos absorventes. Dessa forma, pode-se elevar a taxa de biofixação de CO2, ou alterar a composição da biomassa, com aplicação desta em indústrias alimentícias ou de biocombustíveis.

The increase in global energy demand, due to the technological advance and the increasing industrial activity, which are highly dependent on fossil fuels, has increased the greenhouse gases emission, such as carbon dioxide (CO2) to environment. Climate change, like increase in the global average temperature caused by the accumulation of these gases in the atmosphere, led to the search for CO2 capture and storage techniques. CO2 mitigation strategy is microalgae biofixation that, in addition to attenuating the atmospheric gas concentration, has potential in the secondary metabolites production of interest. A system that may be combined with biofixation is the chemical absorption, a technology that can be implemented in the short term in power plants to capture CO2. Diethanolamine is a secondary amine that has been employed in the CO2 capture. Potassium carbonate has been used in the combustion gases treatment at low cost and low toxicity. Therefore, the aim of this study was to evaluate the CO2 biofixation by the association of chemical and biological mitigation processes. The Spirulina sp. LEB 18 growth was evaluated with addition of diethanolamine and potassium carbonate (0.41 to 4.92 mmol L-1) in erlenmeyer photobioreactors (0.5 L). The CO2 biofixation and biomass composition were evaluated from vertical tubular photobioreactors (1.8 L), with the absorbents separately and mixed. The microalga Spirulina sp. LEB 18 cultivated with 1.64 mmol L-1 of diethanolamine presented increase of 34.5% in CO2 biofixation and 81% in phycocyanin concentration, in relation to the culture without absorbent. The CO2 fixation efficiency by microalgae was 43% w w-1 in the assay with 1.64 mmol L-1 of diethanolamine mixed with 0.41 mmol L-1 of potassium carbonate. The addition of diethanolamine and potassium carbonate in Spirulina sp. LEB 18 cultivated may be performed separately or by combining diferente absorbents concentrations. In this way, the CO2 biofixation rate can be increased, or the biomass composition can be modified, with application in food or biofuel industries.