ANÁLISE DA BIOMASSA MICROALGAL DA MONORAPHIDIUM SP PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Verde

Autores

Reis Tavares, V. (UFRN) ; Gomes de Medeiros, S.I. (UFRN) ; Costa, M. (UFRN) ; Oliveira Souto, C.R. (UFRN)

Resumo

Este trabalho tem por objetivo proporcionar a ruptura da parede celular da microalga Monoraphidium sp por processos de extração mista e transesterificaçao direta, apresentando rendimento da reação, 4,97% e 12,18%, respectivamente. Análises de CCD indicaram a presença de ésteres, triglicerídeos, ácidos graxos e fosfolipídios. O UV-Vís da microalga ilustra uma composição de constituintes majoritários, como triglicerídeos(210nm), ácidos graxos conjugados(230-270nm), pigmentos(350-500nm) e clorofila(500-660nm). De acordo com as análises estudadas podemos concluir que o método de transesterificação direta apresentou maior eficiência extratora tanto em seu rendimento total, quanto em seu conteúdo lipídico (11,45% de extração da fração lípidica num total de 34,24% teor lipídico da microalga).

Palavras chaves

Monoraphidium; Biocombustível; Extração

Introdução

O biodiesel é convencionalmente produzido a partir de óleos extraídos de oleaginosas, culturas que requer grande desenvolvimento da terra arável, adubação e irrigação de água doce além de competir com a produção de alimento. Por estas desvantagens significativas de industrialização e o desejo de encontrar novas matérias-primas. As microalgas possuem elevado conteúdo lipídico e produtividade superior às demais oleaginosas. É fundamental, portanto, desenvolver um custo e processos eficazes de energia, que não seja prejudicial ao meio ambiente, que pode superar as principais barreiras econômicas e técnicas convencionais. O seu cultivo pode ocorrer em água doce, salgada ou residual e não depende de solo nobre, nem de grandes extensões de terra. As técnicas de produção em larga escala destaca-se o uso de racewayponds, que são grandes tanques abertos com fotobiorreatores, e tanques tubulares fechados, que possibilita condições de cultivo mais eficiente e controle de contaminantes externos. Posteriormente, a etapa de processamento e separação, que tem por objetivo principal a coagulação e/ou floculação, técnicas que ocorre através de reações químicas entre partículas coloidais em suspensão com coagulantes para formação de flocos com massa e peso suficientes pra serem retirados por um simples processo de separação sólido-líquido, principalmente a decantação de água e a filtração. A extração do óleo pode ocorrer de forma mecânica, através de processos de prensagem e/ ou ultrassom, métodos químicos, utilizando solventes e extração mista (mecânica/químico). As técnicas mais utilizadas para essa metodologia, destacam-se Hara e Radin (n-hexano e isopropanol 3:2 v/v), Folch (clorofórmio/metanol 2:1 v/v) e Bligh e Dyer (clorofórmio/metanol/água 1:2:0,8 v/v).

Material e métodos

*A microalga Monoraphidium sp foi gentilmente cedida pela planta piloto para cultivo de microalgas para produção de biodiesel através de um convênio Petrobras/ UFRN. E os solventes utilizados todos de grau analítico e de diferentes marcas comerciais. *Desidratação da biomassa: Após processo de floculação, a microalga Monoraphidium sp. foi desidratada por 24 horas em uma estufa a 65°C. *Extração:Em um balão, de fundo redondo, equipado com termômetro e condensador de refluxo adicionou-se 500 mg da biomassa e 100 mL do solvente e para a transesterificação direta adicionou-se previamente 10 mL de HCl 8M por 10min. Os experimentos forma realizados em triplicada, e os resultados experimentais expressos em média ± desvio padrão. *Caracterização por UV-VIS: A caracterização por espectrofotometria na região do UV-VIS foram obtidos por um espectrofotômetro Evolution 60-Thermo Scientific, utilizando uma varredura de 200 a 800 nm e medidas de absorbância de 0-10 A. Com o auxílio do software VisionNite, plotou-se o gráfico do comprimento de onda (λ, nm) x Absorbância (A), no qual, possibilitou a identificação dos seus constituintes majoritários. Aproximadamente 0,05 mL do extrato foram dissolvidos em 3 mL do solvente. Este mesmo solvente foi usado como branco na análise. Foi realizada varredura na faixa de 200 à 800 nm, com intervalos de 1 nm e medidas de absorbância 0-1,5. *Caracterização por TGA: As análises foram feitas numa termobalança modelo SDT Q600 (TA instrumentes), sob atmosfera de de Ar com o fluxo de 50mL/min, razão de aquecimento de 20°C/ min, empregando aproximadamente 4 mg de amostra e faixa de aquecimento de 25-900°C. *Caracterização por CCD: Alíquotas dos extratos obtidos foram aplicadas em placa cromatográficas com fase móvel hexano/metanol (0,97;0,03(v/v)).

Resultado e discussão

*Caracterização do UV-VIS e Microscopia Óptica: A caracterização por espectroscopia na região do UV-Vís da extração revelou picos congestionados na região de 200-240 nm, as referidas absorções correspondem às transições eletrônicas do tipo π->π* das ligações C=C isoladas (200-220 nm) e C=C conjugadas (230-240 nm), provenientes dos ácidos graxos. A banda de absorção alargada (350-477 nm) evidencia a presença de pigmentos do extrato microalgal. A banda registrada nas proximidades de 700 nm e com absorção máxima em 670 nm indica a presença de clorofila na amostra. O resultado é coerente com os dados referentes à biomassa microalgal, pois a presença deste pigmento de alta massa molecular pode ter contribuído significativamente com a elevada presença de resíduos gerados pela biomassa. E como apontado na microscopia óptica pode observar a ruptura quase totalizada da parede celular em ambas as extrações evidenciadas na Figura 1. *Caracterização por TG:A biomassa microalgal apresentou três eventos térmicos, sendo o primeiro a 29°C-151°C referente a umidade contida na amostra, o segundo evento de 190-420°C referente à presença de carboidratos e proteínas e o terceiro evento de 420-650°C relacionado à decomposição da fração lipídica, principalmente os triglicerídeos. A porcentagem total de lipídeos presente na biomassa seca foi aproximadamente 34,24%. Assim evidenciamos que a extração que resultou a maior extração de lipídeos foi a transesterificação direta, pois obteve um percentual extraído de 11,45%. Diferentemente do n-hexano que obteve um percentual de 0,79%. *Caracterização por CCD: Os valores obtidos de Rfs na transesterificação direta foram 0,30cm, 0,55cm e 0,92cm, referente ácidos graxos, triglicerídeos e Ésteres; e 0,19cm, 0,55cm e 0,88cm para a extração mista.

Espectro do Uv-Vis dos extratos da microalga Monoraphidium sp e microscopia óptica: a-Transesterificação Direta; b-Extração Mista


Curva termogravimétrica da biomassa microalgal: a-Microalga Desidratada; b-Transesterificação Direta; c-Extração Mista.

Conclusões

Concluímos que a Monoraphidium sp, apresentou um perfil desejável para a produção do biodiesel, pois nas curvas termogravimétricas a microalga desidratada apresentou 34,24% (m/m) de teor lipídico. As análises, CCD, TG, UV-Vis e microscopia óptica realizadas foram satisfatórias quanto a identificação do rompimento da parede celular e dos constituintes majoritários presentes na biomassa microalgal. Em estudos futuros iremos avaliar novas metodologias a fim de favorecer a extração lipídica em sua totalidade, tornando o processo viável para a produção de biocombustível microalgal.

Agradecimentos

A PROPESQ, pelo apoio financeiro e a UFRN/LAQOA pela infraestrutura, no qual possibilitou a realização deste trabalho.

Referências

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