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Sistemas de Cultivo de Microalgas – Parte II

Sistemas de Cultivo de Microalgas – Parte II
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Figura 1. Curva de crescimento de uma cultura de microalgas em cultivo do tipo/método estacionário (batelada ou “batch”).

 

Seguindo com o assunto sobre a produção de microalgas, a escolha do sistema de cultivo a ser implantado deve ser feita levando em consideração o produto a ser obtido e/ou a sua aplicação. Na literatura são encontrados artigos apontando tanto as vantagens e desvantagens dos sistemas abertos quanto dos sistemas fechados, entretanto, é consenso que os sistemas abertos têm menores custos de implantação e de operação e manejo simplificado, no entanto, não permitem o controle dos parâmetros ambientais que implicam no crescimento das culturas e na qualidade da biomassa.

Tanto em sistemas abertos quanto em sistemas fechados é possível a aplicação de diferentes Métodos de Cultivo: Estacionário (batelada ou “batch”), Semicontínuo ou Contínuo; que podem implicar em grandes variações na produtividade das culturas, no valor nutricional da biomassa e nos custos de produção. Quase como uma regra, nos cultivos para a alimentação dos organismos de aquicultura (rotíferos, copépodes, artêmias, cladóceros, larvas de camarões e moluscos etc.) a produção de microalgas é desenvolvida com o emprego do Método Estacionário, no qual um recipiente (garrafa, bolsa plástica, cilindro, tanque etc.) é enchido com água tratada (através de filtração, cloração, UV ou ozônio, p. ex.), logo são adicionados os nutrientes e na sequência é feita a inoculação (geralmente uma cultura com menor volume). Esta cultura é mantida por algum tempo – sem qualquer manejo, enquanto as microalgas se multiplicam por sucessivas divisões mitóticas, e após alguns dias é integralmente empregada na alimentação dos organismos, ou pode servir de inóculo para o desenvolvimento de culturas com maior volume. Neste método de cultivo o crescimento das culturas pode ser representado por uma Curva de Crescimento (Figura 1) que apresenta (teoricamente) cinco fases distintas:

  1. Fase de Aclimatação (Indução ou Lag), na qual as células microalgais recém inoculadas podem sofrer temporariamente alguma forma de estresse por conta das novas condições ambientais (irradiância, concentração de nutrientes, pH, temperatura etc.), e até ocorrer a morte de parte das células em casos de estresse extremo – na prática, isto ocorre por falta de atenção ou de conhecimento do microalgicultor;
  2. Fase Exponencial (Log), na qual a multiplicação celular é intensa e constante. Ao final desta fase (Fase Exponencial Tardia) as culturas alcançam elevada densidade celular e as células têm significativos teores de proteínas e de ácidos graxos poliinsaturados, assim apresentam a melhor qualidade nutricional para uso na alimentação em aquicultura. Além disso, em geral a contaminação microbiana – sempre presente em culturas em maior escala – ainda permanece em baixo nível. Cabe apontar que o crescimento das culturas decorre da assimilação (ou consumo) dos nutrientes do meio de cultura e, recomendamos o desenvolvimento de estudos da nutrição das microalgas visando que os nutrientes sejam integralmente consumidos até o final desta fase;
  3. Fase de Redução do Crescimento Relativo, onde, por conta da diminuição da passagem da luz para o interior da cultura causado pelo autossombreamento – e não necessariamente pela falta de nutrientes – ocorre redução na taxa de divisão celular;
  4. Fase Estacionária, na qual, devido ao agravamento do autossombreamento e da depleção dos nutrientes, a taxa de divisão celular é contrabalançada pela taxa de morte, assim, a densidade celular permanece constante por algum tempo. A limitação do crescimento da cultura causa intensas alterações metabólicas que refletem na composição bioquímica da biomassa, e que podem levar à perda do valor nutricional, mas isto pode ser interessante se o objetivo é a extração de alguns pigmentos, ácidos graxos saturados e outros produtos de valor comercial;
  5. Fase de Morte, quando as condições de cultivo já não mais permitem o desenvolvimento da cultura.

Apesar da informação geral sobre o cultivo de microalgas, é incomum que nos laboratórios tenham sido desenvolvidos estudos para o conhecimento da máxima densidade celular (ou biomassa) possível de ser alcançada nos sistemas de cultivo – é ainda menos comum que seja conhecido o momento em que a biomassa apresenta o maior valor nutricional para os organismos a serem alimentados. Em geral, alguém decidiu (sem conhecimento aprofundado) que as culturas em cultivo estacionário estão “prontas” em três dias, por exemplo, e daí aquela informação é propagada ad aeternum. Ocorre que, na maioria dos casos, neste tempo de cultivo as culturas ainda não atingiram a maior densidade celular possível de ser alcançada naquelas condições de cultivo, podendo levar a um gasto desnecessário de água e de nutrientes.

Dentre diversos pontos que precisam ser considerados, um muito importante é que o nitrogênio do meio de cultura (usualmente nitrato) quando não corretamente dosado pode levar a um consumo luxuriante (excessivo e sem vantagem para o desenvolvimento da cultura) e, pior, caso ainda esteja em elevada concentração no momento de uso da cultura na alimentação dos organismos pode se tornar tóxico (nitrogênio amoniacal) para estes organismos. Portanto, o profundo conhecimento dos sistemas de cultivo e, principalmente, do metabolismo das microalgas é fator determinante nos laboratórios, quando devem ser considerados os custos de produção, e principalmente a qualidade das culturas e da biomassa.