Caracterização da microalga Chlorella vulgaris e avaliação dos produtos da pirólise Py-GC/MS

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Barros Aquino, C. (UFRN) ; Calixto, G. (UFRN) ; Almeida, H. (UFRN) ; Farias Barros, J.M. (UFCG) ; Araujo Melo, D.M. (UFRN) ; Freitas Melo, M.A. (UFRN) ; Martins Braga, R. (UFRN)

Resumo

Os biocombustíveis têm sido vistos como fontes potenciais para atender a demanda futura de energia como uma fonte renovável e sustentável. Apesar do fato de que a tecnologia de produção biocombustíveis de primeira geração está consolidada, estes biocombustíveis são produzidos a partir de alimentos como grãos, cana-de-açúcar e óleos vegetais que competem com alimentos para uso agrícola. Nos últimos anos, verificou-se que as microalgas apresentam potencial para fornecer uma alternativa viável aos combustíveis fósseis sem comprometer os estoques de terra arável. Neste cenário, neste trabalho foi estudado a caracterização da microalga Chlorella Vulgaris e o seu potencial energético para produzir bio-óleo e produtos químicos.

Palavras chaves

Chlorella vulgaris; Pirólise; CG/MS

Introdução

Tornou-se cada vez mais evidente que a utilização contínua das reservas de energia de combustível fóssil é insustentável, devido ao esgotamento das reservas mundiais e a emissão dos gases do efeito estufa associados ao seu uso. Por isso, o aproveitamento de recursos energéticos alternativos e sustentáveis está sendo cada vez mais pretendido. Neste cenário o uso da biomassa para produção de energia merece destaque no Brasil. Porém, recursos de energia alternativa semelhantes aos de primeira geração tem causado enorme pressão no mundo do mercado de alimentos. Para isso, tem-se estudado alternativas e recentemente vem-se falado de uma terceira geração de biocombustível através das microalgas. O uso das microalgas tem varias vantagens como a alta eficiência fotossintética e a alta capacidade de produzir biomassa por unidade de área e tempo (TREDICI et al., 2010). Existem várias formas de produção de biocombustíveis microalgais, porém o presente estudo tratará da pirólise rápida como principal forma de obtenção do bio-óleo. O método de pirólise rápida é um processo que submete um material orgânico a uma temperatura em torno de 500-600 ºC, com curto tempo de residência dos vapores da pirólise, a fim de obter um bio-óleo que será destinado para produção de produtos químicos ou biocombustíveis. No presente estudo, a avaliação do potencial energético da microalga Chlorella vulgaris foi realizada através da sua caracterização físico- química para aplicação no processo de pirólise rápida Py-GC/MS, com o objetivo de analisar os principais produtos voláteis da micro pirólise e avaliação destes quanto ao seu potencial como biocombustível ou produtos químicos de interesse industrial.

Material e métodos

Análises qualitativa e quantitativa da biomassa Chlorella vulgaris foram realizadas seguindo métodos específicos que caracterizam a biomassa em termos de umidade (ASTM E871–82), cinzas (ASTM E1755–01), teor de voláteis (ASTM E872-82) e carbono fixo medido por diferença. O poder calorífico da biomassa foi determinado por uma bomba calorimétrica seguindo a ASTM E711- 87. A densidade aparente foi medida pesando-se uma massa da amostra em um volume conhecido (4 mL), sendo o ensaio realizado uma triplicata. A pirólise rápida da Chlorella vulgaris foi realizada no pirolisador CDS 5200 HP-R a 600 °C. Os vapores da pirólise da biomassa foram arrastados através de 50 mL min-1 de N2, armazenados em um trap de Tenax a temperatura ambiente por 4 min, e dessorvidos com o aumento da temperatura para 300°C, em seguida foram injetados em modo split (1/50) em um cromatógrafo GC-MS 3900 da VARIAN (coluna VF-5ms 30 m x 0,25 mm).

Resultado e discussão

A partir dos resultados de caracterização da Chlorella (Tabela 1), verifica- se a viabilidade da aplicação desta microalga no processo de pirólise rápida. A Chlorella é uma biomassa com um baixo teor de umidade, cinzas e carbono fixo, apresentando um alto percentual de materiais voláteis (81,92%). Foi observado um elevado valor de poder calorífico quando comparado com outras biomassas vegetais, como o capim elefante 15,6 MJ/Kg e bagaço da cana-de-açúcar 16,3 MJ/Kg (BRAGA et al, 2017). A pirólise da Chlorella vulgaris originou compostos orgânicos de diferentes classes, sendo identificada a presença de compostos aromáticos de interesse industrial como o benzeno, tolueno, etilbenzeno, estireno e o- xileno. Também foram observados os compostos oxigenados fenol, 4-metil fenol, 2,5-dimetilfurano, 5-metil-2-furan carboxaldeído, além de compostos nitrogenados (indol, 4-etil piridina).

Caracterização da Biomassa

Conclusões

A Chlorella vulgaris é um micro-organismo fotossintético de simples e rápido crescimento. Ela possui vantagens de alta eficiência fotossintética, produção de maior conteúdo de componentes aromáticos através da pirólise comparada com os materiais lignocelulósicos. Entretanto apresenta elevado teor de compostos nitrogenados que afetam as propriedades energéticas dos biocombustíveis, por isso pode ser sugerida como uma ótima candidata para produção de bio produtos.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq e CAPES pela concessão das bolsas de Iniciação científica.

Referências

ASTM Standard E 871-82. Standard test method for moisture analysis of particulate wood fuels, American Society for Testing and Materials (ASTM), USA, 2006.
ASTM Standard 1755-01. Standard test method for ash in biomass, American Society for Testing and Materials (ASTM), USA, 2007.
ASTM Standard E 872-82. Standard test method for volatile matter in the analysis of particulate wood fuels, American Society for Testing and Materials (ASTM), USA, 2006.
ASTM Standard E 711-87. Standard test method for gross calorific value of refuse-derived fuel by the bomb calorimeter, American Society for Testing and Materials (ASTM), USA, 2004.