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Pesquisas com microalgas no NPDEAS/ UFPR

Pesquisas com microalgas no NPDEAS/ UFPR
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Seguindo com a ideia de apresentar alguns dos laboratórios que se destacam nas atividades relacionadas ao cultivo de microalgas, nesta Coluna apresentamos o Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento em Energia Autossustentável (NPDEAS, http://npdeas.blogspot.com), situado no Centro Politécnico da Universidade Federal do Paraná, em Curitiba.

O NPDEAS foi fundado em 2008 e conta com uma competente equipe composta por oito professores de diferentes departamentos da UFPR, alunos do ensino médio, de graduação e pós-graduação, computando mais de 300 egressos. O Núcleo não possui técnicos ou funcionários, todo o trabalho realizado por alunos é supervisionado pelo Gerente de Programas e professor do Departamento de Engenharia Elétrica André Bellin Mariano. Desta forma, através de um projeto de extensão chamado Ciência para Todos  (www.cienciaufpr.blogspot.com ), coordenado pelo Professor, são viabilizados estágios para alunos de Engenharia Elétrica, Engenharia Mecânica, Engenharia Química e Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia, que integram as equipes de operação dos fotobiorreatores, controle de qualidade e separação unitária.

O projeto inicial consistiu no desenvolvimento de um prédio autossustentável energeticamente a partir da biomassa obtida em culturas de microalgas. As iniciativas levaram à instalação do Núcleo (Figura 1) que possui 1.400 m2 de área construída e abriga laboratórios, salas de cultivos, gabinetes, sala de aula, sala de reuniões, casa de máquinas e um pátio industrial. Neste processo, foram desenvolvidos e construídos 5 fotobiorreatores tubulares compactos (Figura 2), com 8 m de altura e ocupando uma área de apenas 10 m2 cada um, totalizam 3,5 km de tubos transparentes.

      

Os fotobiorreatores foram patenteados no Brasil e nos EUA e podem ser utilizados efluentes de processos agroindustriais, como de biodigestores da suinocultura, como fonte de nutrientes para o cultivo das microalgas. Ao final deste processo, após a separação das células microalgais, a água residual apresenta uma redução de 95 a 99% da concentração inicial de fosfato e nitrogênio, alcançando a classificação CONAMA Classe III.

As pesquisas desenvolvidas a partir das microalgas contemplam a produção de biocombustíveis (etanol, biogás e biodiesel), produção de ração animal (para pets e peixes), produção de biohidrogênio, aproveitamento de efluentes e sistemas de:

  1. automatização do cultivo;
  2. ii) purificação de biogás;
  • iii) purificação de emissão de geradores;
  1. iv) purificação de emissões da incineração de resíduos sólidos urbanos;
  2. v) filtração tangencial.

 

A inovação faz parte do DNA da equipe interdisciplinar de professores dos diversos departamentos, responsáveis pelas orientações dos trabalhos de mestrado e doutorado desenvolvidos pelo projeto. Além disso, o projeto de extensão criou a Iniciativa Startup Experience para alunos de graduação que trabalham em sistema de coworking e desenvolvem soluções IoT para questões ambientais, de mobilidade urbana, energia e saúde. Uma dessas iniciativas consiste no BIO+, um sistema automatizado para controle de cultivos de microalgas em fotobiorreatores e/ou lagoas baseado no monitoramento da densidade populacional ótima. O sistema está em constante desenvolvimento e em fase de implementação nos fotobiorreatores tubulares compactos, sendo que uma das metas é a viabilização do cultivo de microalgas sem a dependência de uma equipe altamente especializada para acompanhamento dos processos produtivos.

Pesquisas sobre a produção e o uso de ração com adição de microalgas apontaram resultados interessantes, promovendo proteção contra danos no DNA de peixes e redução de colesterol total e triglicerídeos em cães. A purificação de biogás com fotobiorreatores tubulares levou a obtenção de biogás com 95% do poder calorífico semelhante ao gás natural.

Contudo, a pesquisa mais recente do NPDEAS viabilizou patente e licenciamento da tecnologia para a empresa Luftech. Nesta pesquisa, o Grupo trabalhou no desenvolvimento de um sistema de aproveitamento energético de resíduos sólidos urbanos (Figura 3), no qual o lixo é transformado em eletricidade e as emissões são tratadas pelas microalgas. Essa tecnologia permite resolver em parte a geração de lixo nos grandes centros urbanos através da aplicação das microalgas para biofixação de CO2 e outros gases presentes na emissão da incineração. Além dos fotobiorreatores operacionais na escala de engenharia, o Núcleo possui o sistema de tratamento de resíduos em operação e disponível à visitação da comunidade. O visitante acompanha a transformação do lixo em eletricidade e visualiza todo o processo de fixação biológica promovido pelas microalgas. Vale a pena destacar que o projeto de extensão do núcleo promove visitas frequentes de escolas do ensino médio e fundamental ao NPDEAS, permitindo aos visitantes uma imersão nos processos de pesquisa desenvolvidos na UFPR.

 

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