Potencialidades das microalgas

As equipes da Embrapa Agroenergia e da Universidade de Brasília (UnB) estão unindo esforços para pesquisar as potencialidades das microalgas. As pesquisas envolvem desde a construção de fotobiorreatores automatizados, essenciais para o crescimento das microalgas, quanto estudos para incrementar a produtividade da biomassa algal e para produzir microalgas em resíduos agroindustriais.

Microalgas são organismos fotossintéticos capazes de capturar CO₂em compostos orgânicos, além de serem capazes de produzir mais biomassa do que as espécies vegetais terrestres. Por terem uma biomassa rica em compostos de alto valor agregado, como proteínas, minerais, vitaminas, carotenóides e lipídios neutros, as microalgas são utilizadas por diversos tipos de indústria, como alimentar, de cosméticos e farmacêutica.

Desde 2013, a Embrapa Agroenergia mantém uma coleção de microalgas visando caracterizar cepas isoladas da biodiversidade brasileira, promover o melhoramento genético das cepas de maior interesse e desenvolver os processos de conversão da biomassa algal em biocombustíveis e bioprodutos.

A pesquisadora Letícia Jungmann, especialista no tema, conta que a parceria com professores da UnB em projetos teve início já há alguns anos e foi reforçada no âmbito do projeto Algatec, que estuda o potencial da espécie Chlorella sorokiniana para:

produção de biomassa
biofertilizantes
ração para peixes
biogás

“Diversas ações vêm sendo conduzidas e propostas visando o desenvolvimento de produtos a partir desta microalga”, explica Letícia.

Para atingir esses objetivos, uma das premissas é o desenvolvimento de sistemas de produção baseados em fotobiorreatores de 300 litros e tanques abertos de 10 mil litros, essenciais para a produção de biomassa algal na etapa piloto do projeto. O professor do Instituto de Física da UnB, Luiz Roncaratti, e a professora da Engenharia Aeroespacial, Gabriela Possa, vem desenvolvendo ao longo dos últimos anos fotobiorreatores automatizados.

“Fotobiorreatores são sistemas complexos, envolvendo gases, líquidos, luz e matéria orgânica fotossintetizante, que devem funcionar de forma controlada durante longos períodos de tempo. Nos nossos sistemas, o funcionamento dos sensores e atuadores são correlacionados em tempo real através de um software de controle que pode ser programado de acordo com os objetivos do usuário. Dessa forma é possível estudar de forma precisa e controlada a dinâmica de crescimento das microalgas em função dos diversos parâmetros físicos e químicos que condicionam o desenvolvimento da cultura e encontrar as condições otimizadas para cada espécie”, explica o prof. Roncaratti.

Para viabilizar o incremento na produtividade de biomassa, também serão realizados testes, em escala de bancada, com nanopartículas de carbono (carbon quantum dots) com propriedades fluorescentes, que aumentam a eficiência de captura de luz pelas microalgas e reduz o efeito de sombreamento causado pelo aumento da biomassa no cultivo.

“Se conseguirmos aumentar a produtividade de biomassa com a adição dos carbon dots aos cultivos em escala de bancada, os efeitos de ganho de produtividade serão também avaliados em bateladas de cultivo nos fotobiorreatores de 300L”, explica a pesquisadora Letícia Jungmann.

As amostras de biomassa obtidas nos cultivos também serão submetidas a caracterização de componentes que podem interferir no resultado da biomassa como biofertilizante, tais como composição centesimal, teores de amido, perfil de carboidratos perfil lipídico, teores de carotenóides totais e perfil de carotenóides.

Parceria com a Embrapa Meio-Norte e Suínos e Aves

No projeto Algatec, explica Letícia, a produção nos fotobiorreatores será realizada na Embrapa Agroenergia e, nos tanques abertos, em dois ambientes brasileiros com condições e sazonalidade climáticas distintas e contrastantes: um ambiente tropical, no estado do Piauí e um ambiente subtropical, no estado de Santa Catarina. Nesses locais, o projeto conta com o apoio de pesquisadores da Embrapa Meio-Norte e da Embrapa Suínos e Aves.

“A biomassa produzida na Embrapa Agroenergia será testada como base para formulação de biofertilizantes em espécies hortícolas e graníferas, pela aplicação direta da biomassa no solo e também pela aplicação de caldo de cultivo e extrato da biomassa como fertilizante foliar”, conta a pesquisadora Letícia Jungmann.

O projeto Algatec também pretende realizar uma prospecção do mercado potencial e a avaliação dos impactos econômicos e ambientais do processo de produção de biofertilizantes e ração para peixes derivados da Chlorella, tema de pesquisa de um estudante do curso de Doutorado em Ciências Ambientais da UnB, que tem como co-orientadora a pesquisadora Letícia Jungmann.

Microalgas para o tratamento de efluentes

O professor do Departamento de Botânica da UnB, Thomas Williams, é outro parceiro na pesquisa com microalgas realizada pela Embrapa Agroenergia. Ele desenvolve estudos na área de bioquímica com objetivo de produzir meios de cultivo de baixo custo para a microalga Chlorella sorokiniana. Neste caso, a parceria se dá no âmbito do projeto ALGAACQUA, liderado pela UnB e financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq.

O projeto tem como objetivo principal a recuperação de águas residuais e produção de extratos para biofertilizantes usando microalgas, gerando um processo biotecnológico sustentável que envolve a biorremediação de vinhaça (resíduo da produção de bioetanol) e POME (resíduo do óleo de palma) através do cultivo de microalgas.

“As altas concentrações de compostos orgânicos e minerais nestes efluentes representam um risco para os ambientes aquáticos e recursos hídricos e, por outro lado, um potencial meio de cultivo para o crescimento de microalgas”, explica o professor.

A Embrapa Agroenergia participa do projeto ofertando a sua Coleção de Microrganismos e Microalgas Aplicados a Agroenergia e Biorrefinarias (CMMAABio) para análise em fotobiorreatores automatizados, visando identificar cepas com altas taxas de produção de biomassa em vinhaça e POME e a capacidade de biorremediação destes efluentes.

O resultado final do projeto será o desenvolvimento de uma tecnologia de biorremediação de efluentes agroindustriais de alto potencial poluente combinado com a produção de biofertilizantes capazes de estimular o crescimento de culturas de grande importância agronômica, como a soja e o milho.