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Sistemas de cultivo de microalgas – Parte III

Sistemas de cultivo de microalgas – Parte III
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Continuando o assunto sobre os métodos de cultivo (autotrófico) usualmente empregados nos laboratórios de aquicultura, além do Método Estacionário ou Batelada (comentados na coluna anterior), alguns laboratórios têm desenvolvido cultivos com a aplicação dos Métodos Semicontínuo ou Contínuo.

Em ambos os casos, é indispensável que seja previamente conhecida a máxima densidade celular possível de ser alcançada nas culturas pela aplicação do Método Estacionário, uma vez que assim será possível estabelecer a comparação entre os métodos em termos da densidade celular, biomassa e produtividade volumétrica, considerando as mesmas condições de cultivo (tanque, meio de cultura, temperatura, iluminação etc.). Tanto no Semicontínuo quanto no Contínuo, as culturas devem ser iniciadas da mesma maneira do que no Estacionário, porém, uma vez que é alcançada determinada densidade celular (ou biomassa) é feita a diluição da cultura – geralmente realizada na porção final da Fase Exponencial (antes que o autossombreamento tenha efeito pronunciado e/ou possa ocorrer falta de nutrientes, causando limitação no crescimento da cultura e algum estresse).

No Cultivo Semicontínuo, em determinado momento do dia é verificado que a cultura alcançou a população adequada para a diluição e, uma parte (20 – 30% do volume, por exemplo) é retirada e é imediatamente reposto o mesmo volume com meio de cultura (água + nutrientes), assim, as células seguem em sucessivas divisões mitóticas. Dependendo da taxa de crescimento da cultura (divisão celular), as diluições são repetidas em intervalos regulares de tempo (2 – 3 dias, por exemplo).

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A diferença do Cultivo Contínuo é que neste a cultura é diluída permanentemente, ou seja, ocorre durante as 24 horas do dia, sendo mantido um equilíbrio dinâmico entre a constante retirada de cultura e a adição de meio nutriente. Em ambos os casos, não existe um prazo predeterminado para a finalização do cultivo, uma vez que nunca é alcançada a Fase Estacionária – as culturas são mantidas permanentemente em Fase Exponencial. O cultivo somente deve ser descontinuado no caso de ocorrer alguma contaminação biológica (bactérias, protozoários etc.). Em ambos os métodos, o volume da cultura retirado a cada intervalo de tempo (Semicontínuo), ou permanentemente (Contínuo), pode ser utilizado para a alimentação dos organismos cultivados ou pode ser transferido para outros recipientes e servir para iniciar novas culturas. A soma do volume das diluições é muito maior do que o volume original da cultura, bem como, uma vez que a cultura permanece em Fase exponencial, a composição bioquímica da biomassa não sofre grande alterações como ocorre no Método Estacionário, portanto é mantido o valor nutricional para as espécies a serem alimentadas.

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Cabe esclarecer que a contaminação microbiana também é menos frequente nestes tipos de cultivo, visto que a elevada densidade celular resulta na inibição do desenvolvimento de outros micro-organismos. É comum na literatura que os equipamentos denominados Turbiostato e Quimiostato, que monitoram continuamente o crescimento da cultura através da turbidez e da concentração de algum dos nutrientes, respectivamente, sejam relacionados ao Método Contínuo. Em ambos os equipamentos, um sistema de automação é programado para acionar o processo de diluição pela entrada de meio de nutriente e saída da cultura (por transbordamento), assim, a diluição ocorre somente naqueles momentos em que o sistema de automação considerar adequados para que seja feita a diluição (a cada intervalo de tempo), portanto, discordando de diversos autores, o Turbiostato e o Quimiostato são sistemas de cultivo operados de forma automatizada, porém, pela aplicação do Método Semicontínuo.

É fato que poucos laboratórios têm infraestrutura apropriada e pessoal capacitado para o desenvolvimento de cultivos semicontínuos ou contínuos, porém, existe uma variação do cultivo em batelada que pode ser facilmente executada e que proporciona uma considerável melhora da produtividade volumétrica naqueles sistemas de cultivo onde não há limitação do crescimento das culturas por conta da iluminação deficiente. O método conhecido como Batelada Alimentada (“fed-batch”) é semelhante ao Batelada, porém, a cada intervalo de tempo são adicionados os nutrientes e, em razão da manutenção da concentração dos nutrientes no meio, é possível alcançar maior densidade celular ou biomassa, e consequentemente uma maior produtividade volumétrica.

Ciente de que as mudanças nos tiram da nossa zona de conforto, espero viver o suficiente para visitar alguns laboratórios que deixaram no passado as “receitas de bolo” e investiram na melhoria dos seus sistemas de produção de microalgas.