Producao de Biodiesel Da Biomassa Das Microalgas

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Produo de biodiesel mediante o processo de

Hidroesterificao da biomassa das microalgas

Scenedesmus dimorphus e Nannochloropsis oculata.

ngel Almarales Arceo

Orientadores:

Prof. Dr. Donato A. G. Aranda

Prof. Dr. Roberto T. Abdala Daz

Rio de Janeiro, Brasil

Maio 2012

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO





Tese de Doutorado submetida ao Corpo Docente da Coordenao do

Programa de Ps-graduao da Escola de Qumica da Universidade

Federal do Rio de Janeiro como requisito parcial obteno do grau de

Doutor em Cincias em Tecnologia de Processos Qumicos e

Bioqumicos.

Orientadores:







Tese submetida ao corpo docente do Programa de Ps-graduao em Tecnologia de Processos

Qumicos e Bioqumicos da Escola de Qumica da Universidade Federal do Rio de Janeiro

UFRJ, como parte dos requisitos necessrios obteno do grau de Doutor.

Aprovada por:

_____________________________ Orientador

Prof. Dr. Donato Alexandre Gomes Aranda

_____________________________ Orientador

Prof. Dr. Roberto T Abdala Daz

_____________________________

Prof. Dr. Luis Antonio d vila

_____________________________

Profa. Dra. Andra Medeiros Salgado

_____________________________

Profa. Dra. Roseli Martins de Souza

_____________________________

Dra. Yordanka Reyes Cruz

_________________________ Dr. Nelson Furtado

Arceo, ngel Almarales

Produo de biodiesel mediante o processo de Hidroesterificao da biomassa

das microalgas Scenedesmus dimorphus e Nannochloropsis oculata-/ngel

Almarales Arceo-Rio de Janeiro-2012.

Tese (Doutorado em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos).

Universidade Federal do Rio de Janeiro-UFRJ, Escola de Qumica-EQ-2012.

XV, 204 f.:Il

Orientadores:



1- Hidroesterificao da biomassa de microalgas. 2- Scenedesmus dimorphus e

Nannochloropsis oculata. 3- Catalisadores heterogneos. I. Aranda, Donato

Alexandre Gomes (orientador), Abdala, Roberto T Daz (orientador). II.

Produo de biodiesel mediante o processo de Hidroesterificao da biomassa

das microalgas Scenedesmus dimorphus e Nannochloropsis oculata

RESUMO

O processo de hidroesterificao para a produo de Biodiesel a partir de matrias-primas no

convencionais, como a biomassa de microalgas, aqui apresentado, uma vez que pode se

tratar de alternativas sustentveis, economicamente, ambientalmente e ecologicamente, para o

derivado de petrleo (Diesel). O Biodiesel estudado neste trabalho um dos principais

produtos obtidos a partir da hidroesterificao da biomassa de microalgas (Scenedesmus

dimorphus e Nannochlropsis oculata). O Biodiesel foi obtido a partir da esterificao dos

cidos graxos de Scenedesmus dimorphus e Nannochlropsis oculata (produto de uma reao

de hidrlise) com metanol. Foram utilizados como catalisadores o xido de nibio em p

(Nb2O5, NP), xido de nibio suportado em alumina (Nb2O5/Al2O3, NS) e xido de nibio

impregnado com cido fosfrico (H3PO4/Nb2O5, NIF). Todos os materiais foram

caracterizados atravs das seguintes tcnicas: difratrometria de raios X, termogravimetria,

volumetria de nitrognio, quimissoro com amnia, espectroscopia IV, microscopia

eletrnica de varredura. As reaes foram conduzidas em um reator autoclave (batelada)

devidamente fechado, onde os reagentes foram misturados sob agitao constante, sendo

700rpm para hidrlise e 500rpm para esterificao. Nas reaes de hidrlise foram observados

os efeitos da concentrao de biomassa (5, 12.5 e 20%), da temperatura (250, 275 e 300C) e

da concentrao de catalisador (0, 10 e 20%) sobre a converso e a taxa inicial da reao. Nas

reaes de esterificao foram observados os efeitos da razo molar metanol/cido graxo (1.2;

2.1 e 3), da temperatura (150, 175 e 200C) e da concentrao de catalisador (0, 10 e 20%)

sobre a converso e a taxa inicial da reao. Todos os dados foram observados segundo o

planejamento experimental (fatorial 23 com 3 pontos centrais) traado e analisado pelo

programa Statistic 6.0. As concentraes de steres foram monitoradas, nos tempos 5, 10, 15,

20, 25, 30, 45 e 60 minutos, por medidas titulomtricas de acidez. Os produtos gerados foram

submetidos a anlises por cromatografia gasosa. As condies avaliadas como timas em

termos de converso (%) para as reaes de hidrlise, para o NP (88.86%), para o NS

(92.00%) e NIF (95.45%), foram observadas na concentrao de biomassa 20%, conduzida a

300C com 20% de catalisador e para as reaes de esterificao dos cidos graxos da

microlaga Nannochloropsis oculata com NP (86.03%), com NS (93.55) e com NIF (95.43%),

foram observadas a razo molar metanol/cido graxo 3, conduzida a 200C com 20% de

catalisador. O melhor desempenho cataltico foi obtido com o catalisador de xido de nibio

impregado em cido fosfrico, sendo coerente com os resultados das anlises de acidez,

empregando quimissoro com amnia. A qualidade do biodiesel sintetizado foi avaliada de

acordo aos padres de qualidade geralmente usados como referncia, o padro americano

(ASTM) e o padro europeo (EN14214). Alm dos requerimentos da ANP. A maioria dos

parmetros ficou dentro dos limites impostos pelas normas (ASTM) e (EN 14214).

ABSTRACT

Hydroesterification process has been presented biodiesel production from no traditional raw

materials, like microalgae biomass. This process can be treated as sustainable alternative,

economically, environmentally and ecologically, for diesel from petroleum. Biodiesel studied

in this work is the main product got from the biomassa hydroesterification (Scenedesmus

dimorphus e Nannochlropsis oculata). Biodiesel was obtained from esterification of

Scenedesmus dimorphus and Nannochlropsis oculata fatty acids (product of a hydrolysis

reaction) with methanol. Were used as catalyst of niobium oxide powder (Nb2O5, NP),

niobium oxide supported on alumina (Nb2O5/Al2O3, NS) and niobium oxide impregnated with

phosphoric acid (H3PO4/Nb2O5, NIF). All materials were characterized through the following

techniques: X-ray diffraction, thermogravimetry, nitrogen volumetry, ammonia chemisorption

and scanning electron microscopy. The reactions were converted in an autoclave reactor

properly closed, where the reagents were mixed under constant mix at 700rpm for hydrolysis

and 500rpm for esterification. In the hydrolysis reactions, the effects of the biomass

concentration (5, 12.5 and 20%), temperature (250, 275 and 300C) and catalyst concentration

(0, 10 and 20% w/w) over the conversion and the rate of the reaction were observed. All the

data were treated according to experimental design (factorial 23 with 3 central points)

designed and analyzed by the program Statistic 6.0. The concentrations of ethers were

monitored, in the times 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45 and 60 minutes, as measured by acidity. The

products were evaluated by gas chromatography. The optimum conditions found in the

conversion (%) for the hydrolysis reactions of NP (88.86%), by NS (92.00%) and NIF

(95.45%), were observed in the biomass concentration 20%, lead at 300C with 20% of

catalyst. For esterification of fatty acids of Nannochloropsis oculata with NP (86.03%), NS

(93.55%) and NIF (95.43%), were observed the molar ratio methanol:fat acid 3, lead at 200C

with 20% of catalyst. The best catalytic performance was obtained with the niobium oxide

impregnated with phosphoric acid, consistent with the results of acidity analyses employing

ammonia chemisorptions teste. The quality of the biodiesel synthesized was tested according

to the American Standard (ASTM), European Standard EN 14214 and the Braziliam norm

ANP. Most of the parameters satisfied the limits imposed by the standards (ASTM) and EN

14214.

DEDICATORIA

A minha famlia, por toda a dedicao a minha educao e criao, por

acreditarem nos meus sonhos, incentivando-me a no desistir deles,

ficando sempre do meu lado e, principalmente por me amarem tanto!

AGRADECIMENTOS

minha famlia, por ter me dado todo amor e amizade que me fortaleceram at agora;

Agradeo aos meus orientadores e professores: Donato Aranda e Roberto Abdala, pela orientao e dedicao em solucionar

todas as dificuldades encontradas no decorrer da elaborao

desta tese. Agradeo principalmente pela contribuio cientfica

e profissional do professor Donato a meu pas;

Aos colegas, tcnicos, tcnicas, mestrandos e alunos do GREENTEC Laboratrio de Tecnologias Verdes, que alm de

me receberem com muito carinho me ajudaram na execuo de

anlises tcnicas utilizadas nesta tese;

Enfim, a todos aqueles que de alguma forma contriburam para a

realizao deste trabalho, os meus sinceros agradecimentos.

EPIGRAFE

No comeo havia microalgas, mas no hava petrleo.

Ento, das microalgas veio o petrleo.

Hoje, as microalgas ainda esto aqu, mas o petrleo vai se esgotar

rpido.

No futuro no haver petrleo, mas ainda haver microalgas.

Assm, no faz sentido verificar se podemos outra vez comear o

petrleo a partir das microalgas?

Isto o que estamos tentando fazer: desenvolver o potencial de

recomear a gerao do petrleo a partir das microalgas.

LISTA DE ABREVIATURAS

NP - Nibio puro

NS - Nibio suportado

NIF - Nibio impregnado em fosfrico

RM - Razo molar

C - Concentrao do catalisador

T - Temperatura

CB - Concentrao de Biomassa

ASTM - Sociedade Americana de Testes e Materiais

EN - Norma europea

RANP - Resoluo Agencia Nacional de Petrleo

DAG - Diacilglicerol

TGA - Triacilglicerol

SAFA - cidos Graxos Saturados

MUFA - cidos Graxos Moniinsaturados

PUFA - cidos Graxos Poliinsaturados

PNPB - Programa Nacional de Produo e uso de Biodiesel

CNPE - Conselho Nacional de Poltica Energtica

TSS - Slidos Totais Suspendidos

TG - Termogravimetria

DRX - Difrao de raios-X

MEV - Microscopia Eletrnica de Varredura

PNPB - Programa Nacional de Produo e Uso de Biodiesel

BET - Brunauer-Emmett-Teller

CNH - Anlise Elementar

LHHW - Mecanismo de Langmuir-Hinshelwood Hougen-Watson

ER - Mecanismo Eley-Rideal

CFPP - Ponto de entupimento de filtro a frio

1

INDICE DE FIGURAS

Figura 1.1- Evoluo do preo do barril de petrleo em US$................................................................. 9

Figura 1.2- Esquema de produo de biodiesel a partir de microalgas combinado com o processo de produo de acar..............................................................................................................

14

Figura 2.1- Estrutura dos diferentes lipdeos encontrados nas microalgas............................................ 25

Figura 2.2- Representao das vias metablicas em algas verdes relacionadas produo de

biocombustveis. Fonte: Adaptado de Beer et al. (2009)................................

27

Figura 2.3- Cultivos de microalgas em tanques de recirculao................................................................ 33

Figura 2.4- Sistemas de Cultivo de Algas em sistemas fechados em Almera, Espanha.............................. 35

Figura 2.5- Sistemas de Cultivo de Algas em sistemas fechados em Israel................................................ 36

Figura 2.6- Projeo de consumo do petrleo. Fonte: EPE...................................................................... 39

Figura 2.7- Estimativa para a produo de biodiesel por microalgas. Fonte: Mata, 2009........................... 42

Figura 2.8- Consumo de Diesel e participao do biodiesel Fonte: EPE.................................................... 43

Figura 2.9- Desenho esquemtico (a) e micrografia da microalga Scenedesmus dimorphus (b) Fonte:

Algae Resource Database.....................................................................................................

51

Figura 2.10- Imagem ampliada da microalga Nannochloropsis oculata. Fonte: SOARES, 2010.............. 52

Figura 2.11- (a) Estrutura do H-Nb2O5. (losangos) NbO6 na forma octaedrica, () Nb em stio tetradrico,

(b) Projeo da estrutura paralela do T-Nb2O5 no plano [001]; (O) oxignio, (,) Nb no stio

tetradrico. Fonte: NOWAK et al., 1999..............................................................................

55

Figura 2.12- Estrutura do nibio isopolicido (H8Nb6O19). Fonte: USHIKUBO et al., 1996....................... 56

Figura 2.13- Superfcie do xido de nibio mostrando a vacncia do oxignio. Fonte: USHIKUBO, 1996... 57

Figura 2.14- Natureza qumica e espcies nibio na catlise heterognea. Fonte: ZIOLEK, 2003................. 58

Figura 2.15- Estruturas cristalinas da alumina. Fonte: CASTEL, 1990........................................................ 64

Figura 2.16- Classificao dos oxi-hidrxidos de alumnio. Fonte: CASTEL, 1990..................................... 65

Figura 2.17- Superfcie das aluminas antes (a) e aps (b) a ativao segundo o Modelo de Peri, sendo que,

(+) denota uma subcamada de Al3+

. Fonte: PERI, 1965..........................................................

66

Figura 2.18- Configuraes do grupo OH na superfcie da alumina com suas respectivas cargas residuais

(sOH), de acordo com o modelo de Knzinger- Ratnasamy. Fonte: CASTEL, 1990.................

67

Figura 2.19- Configuraes das hidroxilas na superfcie de uma -alumina no modelo de BuscaLorenzelli

(B-L), com base nas freqncias dos estiramentos nOH. Fonte: LAMBERT et al., 2000..........

68

Figura 2.20- (a) Interao dipolo-dipolo entre as hidroxilas na g-alumina no modelo de Peri; (b) uma

representao da interao dipolo-dipolo na configurao geminal das hidroxilas

negligenciada no modelo T-M. Fonte: LAMBERT et al., 2000...............................................

68

Figura 2.21- Os trs tipos de estado da superfcie de uma gibsita. Fonte: YANG et al., 2007....................... 69

Figura 2.22- Esquema conceitual do processo de produo de biodiesel a partir de microalgas. Fonte:

CHISTI, 2008, SCHENK et al., 2008...................................................................................

78

Figura 2.23- Processo de Hidroesterificao............................................................................................ 90

Figura 2.24- Fluxograma do Processo de Hidroesterificao. Tecnologia USDA......................................... 84

Figura 2.25- rea total para uma planta de produo de biodiesel (Hidroesterificao).................................. 85

Figura 2.26- Variao da temperatura da terra: 1000-2100. Fonte: (PORTAL IPCC)..................................... 86

Figura 2.27- Projeo da mudana da temperatura na superfcie terrestre. Fonte: (PORTAL IPCC)................ 87

Figura 2.28- Esquema geral do conceito de uma Biorrefinaria Aqutica. Fonte: REE e ANNEVELINK,

2007......................................................................................................................

90

Figura 3.1- Reator autoclave..................................................................................................... 94

Figura 3.2- Cultivador de filme descendente utilizado no cultivo de Scenedesmus dimorphus.................... 95

Figura 3.3- Fotobioreator utilizado no cultivo de Nannochloropsis oculata................................................... 95 Figura 3.4- Pasta resultante aps a centrifugao (a) e alga liofilizada (b)..................................................... 96 Figura 3.5- Metodologia geral de obteno do concentrado de cidos graxos............................................... 101

Figura 4.1- Termogramas sobrepostas dos catalisadores usados........................................................... 113

2

Figura 4.2- Difratograma do xido de nibio calcinado a 300 C/ 2 horas.................................................... 114

Figura 4.3- Difratogramas de raios X das misturas de xido de nibio e xido de Alumnio calcinado a

300 C/2 horas.............................................................................................................................

114

Figura 4.4- Difratograma de Raios X do H3PO4/Nb2O5................................................................................. 115

Figura 4.5- Espectro de IV do Nb2O5.............................................................................................................. 116

Figura 4.6- Espectro de IV do 20% Nb2O5/Al2O3 .......................................................................................... 116

Figura 4.7- Espectro de IV do H3PO4/Nb2O5 ................................................................................................. 117

Figura 4.8- a) Micrografia eletrnica de varredura do catalisador Nb2O5; Espectro do mapeamento na

linha K do Nb, O e C existentes na: c) regio 1, d) regio 2.....................................................

118

Figura 4.9- Micrografias eletrnicas de varredura do catalisador Nb2O5 aps hidrlise da biomassa de S.

Dimorphus e N. Oculata..............................................................................................................

118

Figura 4.10- Microscopia e mapeamento do catalisador Nb2O5/Al2O3 por EDS.............................................. 120

Figura 4.11- Microscopia e mapeamento do cido fosfrico suportado em nibio por EDS........................... 128

Figura 4.12- Isotermas de adsoro-dessoro do xido de nibio.................................................................. 121

Figura 4.13- Distribuio de poros do xido de nibio por adsoro de nitrognio........................................ 121

Figura 4.14- Isotermas de adsoro-dessoro das misturas xido de nibio-alminas preparadas com

diferentes teores de nibio...........................................................................................................

122

Figura 4.15- Distribuio de poros das misturas nibio-almina preparadas com diferentes teores de

nibio...........................................................................................................................................

122

Figura 4.16- Isotermas de adsoro-dessoro do xido de nibio impregnado com cido fosfrico............. 123

Figura 4.17- Distribuio de poros do xido de nibio impregnado com cido fosfrico................................ 123

Figura 4.18- Cromatograma do leo de Nannochloropsis oculata .................................................................. 125

Figura 4.19- Cromatograma da biomassa de Nannochloropsis oculata aps hidrlise e extraao con

hexano.........................................................................................................................................

126

Figura 4.20- Cromatograma dos cidos graxos obtidos da hidrlise in situ da Scenedesmus dimorphus.

Identificao: C 12:0 (8.55 min), C14:0 (10.07 min), C16:0 (25.22 min), C16:1 (28.70 min),

C18:0 (46.09 min), C18:1 (50.28 min), C18:2 (58.50 min), C18:3 (60.28 min)...

128

Figura 4.21- Seqncia de trabalho para a obteno de cidos graxos: (a) produto aps hidrlise, (b)

extrao com hexano, (c) evaporao do solvente, (d) concentrado de cidos graxos.............

131

Figura 4.22- Grfico de valores observados versus preditos para a hidrlise da biomassa de N.oculta com

Nb2O5...........................................................................................................................................

134


Nb2O5/Al2O3................................................................................................................................

134


H3PO4/Al2O3................................................................................................................................

134

Figura 4.25- Superfcie de resposta da hidrlise da biomassa de Nannochloropis oculata, utilizando

catalisador Nb2O5. a) Conv vs T,CB b) Conv vs C,CB c) Conv vs C,T......................................

135


catalisador Nb2O5/Al2O3. a) Conv vs T,CB b) Conv vs C,CB c) Conv vs C,T...........................

135

3


catalisador H3PO4/Nb2O5. a) Conv vs T,CB b) Conv vs C,CB c) Conv vs C,T..........................

136

Figura 4.28- Avaliao do efeito da temperatura na hidrlise da biomassa de N. oculata (CB5).................... 137

Figura 4.29- Avaliao do efeito da temperatura na hidrlise da biomassa de N. oculata (CB20).................. 137

Figura 4.30- Avaliao do efeito dos catalisadores na hidrlise da biomassa de N. oculata (CB5/T250)....... 138

Figura 4.31- Avaliao do efeito dos catalisadores na hidrlise da biomassa de N. oculata (CB5/T300)..... 138



Figura 4.34- Avaliao do efeito da CB na hidrlise da biomassa de N. oculata (C0)................................... 139 Figura 4.35- Avaliao do efeito da CB na hidrlise da biomassa de N. oculata (C20NP)............................ 139 Figura 4.36- Avaliao do efeito da CB na hidrlise da biomassa de N. oculata (C20NS)............................ 139 Figura 4.37- Avaliao do efeito da CB na hidrlise da biomassa de N. oculata (C20NIF)........................... 139 Figura 4.38- Grfico de valores observados versus preditos para a esterificao dos cidos graxos de

N.oculata com NP.......................................................................................................................

142

Figura 4.39- Grfico de valores observados versus preditos para a esterificao dos cidos graxos de

N.oculata com NS.......................................................................................................................

142

Figura 4.40- Grfico de valores observados versus preditos para a esterificao dos cidos graxos de N.

oculata com xido de nibio impregnado com cido fosfrico..................................................

142

Figura 4.41- Superfcie de resposta da esterificao dos cidos graxos de Nannochloropis oculata,

utilizando catalisador Nb2O5. a) Conv vs RM,T b) Conv vs T,C c) Conv vs C, RM..................

143

Figura 4.42- Superfcie de resposta da esterificao dos cidos graxos de Nannochloropis oculata,

utilizandocatalisador Nb2O5/Al2O3 a) Conv vs RM,T b) Conv vs T,C c) Conv vs C, RM..........

143

Figura 4.43- Superfcie de resposta da esterificao dos cidos graxos de Nannochloropsis oculata,

utilizando catalisador Nb2O5/H3PO4. a) Conv vs RM,T b) Conv vs T,C c) Conv vs C, RM......

144

Figura 4.44- Avaliao do efeito da temperatura na esterificao dos cidos graxos de N. oculata

(RM1.2/C0)..................................................................................................................................

145

Figura 4.45- Avaliao do efeito da temperatura na esterificao dos cidos graxos de N. oculata

(RM3/C0)......................................................................................................................................

145

Figura 4.46- Avaliao do efeito dos catalisadores na esterificao dos cidos graxos de N. oculata (RM

1.2/T150)......................................................................................................................................

146


1.2/T200)......................................................................................................................................

146


3/T150...........................................................................................................................................

146


3/T200).........................................................................................................................................

146

Figura 4.50- Avaliao do efeito da razo molar na esterificao dos cidos graxos de N. oculata (C0)........ 147

Figura 4.51- Avaliao do efeito da razo molar na esterificao dos cidos graxos de N. oculata

(C20NP)........................................................................................................................................

147


(C20NS)........................................................................................................................................

147


(C20NIF).....................................................................................................................................

147

Figura 4.54- Curvas de avano das reaes de esterificao dos cidos graxos da microalga

Nannochloropsis oculata com os catalisadores utilizados..........................................................

149

Figura 4.55- Constantes cineticas da reao modelada pelo mecanismo de Eley Rideal (ER)....................... 152

Figura 4.56- Constantes cineticas da reao modelada pelo mecanismo de LHHW....................................... 152

Figura 4.57- Correlao entre as constantes cinticas k e a converso da hidrlise dos cidos

graxos da microalga Nannochloropsis oculata......................................................................

154

4

INDICE DE TABELAS

Tabela 1.1- Comparao de algumas fontes de biodiesel. Fonte: CHISTI, 2007............................................ 11

Tabela 1.2- Eficincia fotossinttica das microalgas. Fonte: Adaptado de Miguel Gutierrez, 2009............... 12

Tabela 1.3- Sequestro de carbono por microalgas. Fonte: FUPEF, 2009................................................ 13 Tabela 1.4- Fontes de Produo de oxignio na natureza. Fonte: MARGALEF, 2009.................................... 13

Tabela 1.5- Contedo de leo de algumas microalgas. Fonte: CHISTI, 2007......................................... 14 Tabela 1.6- Composio qumica do leo de algumas microalgas.................................................................. 15

Tabela 2.1- Alguns produtos obtidos de microalgas. Fonte: BARBOSA, 2003...................................... 21

Tabela 2.2- Composio qumica de algumas microalgas. Fonte: BECKER, 1994............................. 23

Tabela 2.3- Contedo lipdico e produtividade de diferentes espcies de microalgas. Fonte: CHISTI 2007; MENG et al., 2009; RODOLFI et al., 2009; MATA et al., 2010........................... 26

Tabela 2.4- Comparativo entre os dos principais sistemas de produo de microalgas. Fonte: ADAPTADO DE PULZ (2001); MATA, (2010)..........................................................................

37

Tabela 2.5- Comparao entre fotobiorreatores e tanques de recirculao. Baseado em: Biodiesel from

Microalgae (CHISTI, 2007)............................................................................................ 38 Tabela 2.6- Comparao das propriedades do biodiesel do leo de microalga, diesel convencional e

padro ASTM para biodiesel........................................................................................................

44

Tabela 2.7- Comparao entre diferentes fontes de matria-prima para a produo de biodiesel e

superfcie necessria para a produo. Fonte: HERNANDES, et al., 2009; CHISTI, 2007........ 47

Tabela 2.8- Composio tpica das microalgas Scenedesmus dimorphus e Nannochloropsis oculata.

Fonte: BECKER, 1994, BILLER, 2011........................................................................... 52 Tabela 2.9- Espcies de nibia aquoso na faixa de pH de 14.5 a 0.55. Fonte: NOWAK et al, 1999.............. 54

Tabela 2.10- Procedimento de extrao e rendimento de extrao de algumas microalgas.............................. 74

Tabela 2.11- Composio da frao lipdica das microalgas de acordo com o solvente extrator. Fonte:

MOLINA et al, 1999.................................................................................................................... 75

Tabela 2.12- Momento dipolar e constante dieltrica de alguns solventes. Fonte: SOLOMONS 2005.......... 75

Tabela 3.1- Nveis para o planejamento fatorial 23- Processo de Hidrlise.................................................... 107

Tabela 3.2- Nveis para o planejamento fatorial 23- Processo de Esterificao.............................................. 107

Tabela 3.3- Matriz de planejamento fatorial 23 para as reaes de Hidrlise da biomassa algal................. 108

Tabela 3.4- Matriz de planejamento fatorial 23 para as reaes de Esterificao dos cidos graxos de

microalgas.....................................................................................................................................

108

Tabela 3.5- Fora Motriz................................................................................................................................. 111

Tabela 3.6- Determinao do Termo de adsoro geral:(1+KAPA+KBPB+KRPR+KSPS+KTPT)n...................... 111

Tabela 3.7- Fator Cintico (fc)......................................................................................................................... 112

Tabela 3.8- Expoente de adsoro (n)............................................................................................................. 112

Tabela 4.1- EDS do xido de nibio................................................................................................................ 117

Tabela 4.2- Composio elementar das biomassas sobre diferentes tratamentos............................................ 119

Tabela 4.3- Volumetria de nitrognio e quimissoro de amnia para os catalisadores estudados................ 124

Tabela 4.4- Composiao bioqumica das matrias primas............................................................................... 125

Tabela 4.5- Composio dos cidos graxos (%) presentes nos leos de Scenedesmus e Nannochloropis,

determinados por cromatografia gasosa.......................................................................................

126

Tabela 4.6- Variao das propriedades do combustvel de acordo com os cidos graxos do qual

derivam......................................................................................................................................... 127

Tabela 4.7- Composio dos cidos graxos presentes na microalga Scenedesmus dimorphus a diferentes

temperaturas e concentrao de biomassa 20%............................................................................ 129

Tabela 4.8- Resultados do planejamento fatorial 23 para as reaes de hidrlise da biomassa de

Nannochloropsis oculata com NP (Nb2O5)...................................................................................

132


Nannochloropsis oculata com NS (Nb2O5/Al2O3).........................................................................

132


Nannochloropsis oculata com NIF (H3PO4/Nb2O5).......................................................................

132

Tabela 4.11- Efeitos das interaes nas reaes de hidrlise da biomassa de Nannochloropsis oculata......... 133

Tabela 4.12- Modelos de regresso para as reaes de hidrlises da biomassa de N.oculata........................... 133

5

Tabela 4.13- Resultados do planejamento fatorial 23 para as reaes de esterificao dos cidos graxos da

microalga Nannochloropsis oculata com NP.................................................................................

140


microalga Nannochloropsis oculata com NS.................................................................................

140


microalga Nannochloropsis oculata com NIF................................................................................

141

Tabela 4.16- Efeitos das interaes nas reaes de esterificao dos cidos graxos de Nannochloropsis oculata..........................................................................................................................................

141

Tabela 4.17- Modelos de regresso para as reaes de esterificao dos cidos graxos da microalga Nannochloropsis oculata..............................................................................................................

141

Tabela 4.18- Resultados experimentais do estudo cintico com o catalisador Nb2O5...................................... 148 Tabela 4.19- Resultados experimentais do estudo cintico com o catalisador Nb2O5/Al2O3........................... 148 Tabela 4.20- Resultados experimentais do estudo cintico com o catalisador H3PO4/Nb2O5.......................... 148 Tabela 4.21- Equaes das constantes k1, k2, k3, k4, k5 e k6 para cada modelo assumido................................. 150

Tabela 4.22- Resultados do estudo cintico da esterificao dos cidos graxos da microalga

Nannochloropsis oculata. Constante de velocidade k, mol/ gcat min..........................................

151

Tabela 4.23- Resultados da caracterizao do biodiesel................................................................................... 163

6

SUMARIO INDICE DE FIGURAS..................................................................................................................... 1-3

INDICE DE TABELAS..................................................................................................................... 4-5

CAPITULO 1 INTRODUO........................................................................................ 9 1.1 JUSTIFICATIVA.............................................................................................................. 9-15

1.2 OBJETIVOS GERAIS E ESPECFICOS.......................................................................... 15-16

1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO...................................................................................... 17

CAPITULO 2 REVISSO BIBLIOGRAFICA................................................................ 18 2.1 CONSIDERAES GERAIS SOBRE AS APLICAES BIOTECNOLGICAS

DAS MICROALGAS..............................................................................................................

18-22

2.2 CLASSIFICAO DAS MICROALGAS........................................................................ 22-23

2.3 COMPOSIO QUMICA............................................................................................... 23

2.3.1 Composio da frao lipdica de microalgas.......................................................... 24-28 2.4 AMBIENTES DE CRESCIMENTO................................................................................. 28-30

2.5 SISTEMA DE CULTIVOS DE MICROALGAS........................................................... 30-32

2.5.1 Sistemas abertos tanques de recirculao....................................................... 32-34 2.5.2 Sistemas fechados fotobiorreatores....................................................................... 34-38

2.6 MICROALGAS COMO MATERIA PRIMA PARA BIOCOMBUSTIBLES:

IMPORTANCIA NO CENARIO ATUAL..............................................................................

38-42

2.7 MICROALGAS COMO MATERIA-PRIMA PARA A PRODUO DE

BIODIESEL............................................................................................................................

42-49

2.8 MATRIA-PRIMA: ESPCIES DE MICROALGAS PROPOSTAS............................. 49-50

2.8.1 Scenedesmus dimorphus................................................................................................ 50-51

2.8.2 Nannochloropsis oculata............................................................................................. 51-52

2.9 CATALISADORES SLIDOS CIDOS A BASE DE XIDO DE NIBIO.............. 52

2.9.1 Catalisador de xido de nibio. Conceitos fundamentais referentes ao nibio... 52-53

2.9.1.1 As reservas de nibio e suas aplicaes................................................................ 53

2.9.1.2 Estrutura da nibia................................................................................................ 53-55

2.9.1.3 Propriedades cidas da nibia.............................................................................. 55-57

2.9.1.4 Aplicaes catalticas da nibia............................................................................. 58-62

2.9.2 Consideraes sobre a alumina............................................................................... 62

2.9.2.1 Informaes gerais................................................................................................ 62-63

2.9.2.2 Morfologia da alumina.......................................................................................... 63-65

2.9.2.3 Aplicaes catalticas............................................................................................... 65-70

2.9.3 Consideraes sobre o xido de nibio impregnado com cido fosfrico............ 70-71

2.10 EXTRAO DE LEO DAS MICROALGAS............................................................ 72-77

2.11 TECNOLOGIAS DE OBTENO DE BIODIESEL A PARTIR DE

MICROALGAS......................................................................................................................

78

2.11.1 Transesterificao in situ.......................................................................................... 79

2.11.2 Liquefao.................................................................................................................. 81-82

2.11.3 Hidroesterificao...................................................................................................... 82-85

2.12 VANTAGENS AMBIENTAIS, TECNOLGICAS, SOCIAIS E ECONMICAS..... 85

2.12.1. Aspecto ambiental.................................................................................................... 86-89

2.12.2 Aspecto tecnolgico................................................................................................... 89-90

2.12.3 Aspecto social............................................................................................................. 91

2.12.4 Aspecto econmico.................................................................................................... 91-92

2.13 CARACTERSTICAS DO BIODIESEL DE MICROALGAS..................................... 92-93

CAPITULO 3 MATERIAIS E MTODOS...................................................................... 94 3.1 MATERIAIS.................................................................................................................... 94

3.2 MATERIAS PRIMAS.................................................................................................... 94-95

3.3 OBTENO DA BIOMASSA ALGAL....................................................................... 95-96

3.4 PREPARAO DOS CATALISADORES................................................................... 96

3.5 CARACTERIZAO DOS CATALISADORES............................................................. 97

3.5.1 Composio Qumica................................................................................................ 97

7

3.5.2. Termogravimetria.................................................................................................... 97

3.5.3 Microscopia Eletrnica de Varredura (MEV)........................................................ 97-98

3.5.4 Difratometria de Raios X (DRX)............................................................................. 98

3.5.5 Volumetria de nitrognio.......................................................................................... 98-99

3.5.6 Quimissoro de amnia........................................................................................... 99

3.6 HIDRLISE DA BIOMASSA ALGAL- OBTENO DO CONCENTRADO DE

CIDOS GRAXOS.................................................................................................................

99-101

3.6.1 Purificao do concentrado de cidos graxos da microalga Nannochloropsis

oculata....................................................................................................................................

101

3.7 ESTERIFICAOGERAO DE STERES METLICOS.................................. 101-102

3.8 MTODOS ANALTICOS............................................................................................ 102

3.8.1 Determinao do contedo de lipdeos totais......................................................... 102

3.8.2 Determinao percentual de cidos graxos livres.................................................. 102-103

3.8.3 Determinao do ndice de acidez Titulometria de Neutralizao....................... 103-104

3.8.4 Anlise Elementar..................................................................................................... 105

3.9 CARACTERIZAO DO BIODIESEL....................................................................... 105

3.10 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL E ANLISE ESTADSTICA.......................... 105-106

3.10.1. Matriz de planejamento......................................................................................... 106-108

3.10.2 Anlise estatstica do planejamento...................................................................... 108-109

3.11 MODELAGEM CINTICA DA REAO................................................................ 109-112

CAPITULO 4 RESULTADOS E DISCUSSO................................................................ 113 4.1 ANLISES TRMICA.................................................................................................. 113

4.2 DIFRATOMETRIA DE RAIOS X................................................................................ 113-115

4.3 CARACTERIZAAO MEDIANTE INFRAVERMELHO (IV).................................... 115-117

4.4 MICROSCOPIA ELETRNICA DE VARREDURA (MEV)...................................... 117-120

4.5 CARACTERIZAO POR VOLUMETRIA DE NITROGNIO............................... 120-123

4.6 DETERMINAO DA ACIDEZ TOTAL................................................................... 123-124

4.7 CARACTERIZAO QUMICA DA BIOMASSA DE Scenedesmus dimorphus e

Nannochloropsis oculata.....................................................................................................

124-127

4.8 HIDROLISE E ESTERIFICAO DA BIOMASSA DE Scenedesmus dimorphus.... 127-128

4.8.1 Hidrlise da biomassa de Scenedesmus dimorphus.................................................. 128

4.8.2 Perfil de steres metlicos 129-130

4.9 HIDROESTERIFICAO DA BIOMASSA DE Nannochloropsis oculata................ 131

4.9.1 HIDRLISE DA BIOMASSA DE Nannochloropsis oculata................................. 131

4.9.1.1 Matriz de planejamento......................................................................................... 131

4.9.1.1.1 Anlise estatstica do planejamento................................................................... 133-136

4.9.1.1.1.1 Influncia da temperatura (T)........................................................................ 136-137

4.9.1.1.1.2 Influncia da concentrao de catalisador (C).............................................. 137-139

4.9.1.1.1.3 Influncia da concentrao de biomassa (CB)............................................... 139-140

4.9.2 ESTERIFICAO.................................................................................................... 140

4.9.2.1 Matriz de planejamento......................................................................................... 140-141

4.9.2.1.1 Anlise estatstica da reao............................................................................... 141-144

4.9.2.1.1.1 Influncia da temperatura (T)........................................................................ 144-145

4.9.2.1.1.1.2 Influncia da concentrao de catalisador (C)........................................... 145-147

4.9.2.1.1.1.3 Influncia da razo molar metanol/cido graxo (RM).............................. 147-148

4.10 MODELAGEM CINTICA........................................................................................ 148-149

4.10.1 Determinao das constantes cinticas.................................................................. 149-154

4.11 CARACTERIZAO DO BIODIESEL DA MICROALGA Nannochloropsis

oculata......................................................................................................................................

154-155

4.11.1 Glicerina livre e total................................................................................................ 155-156

4.11.2 Teor de ster.............................................................................................................. 156

4.11.3 Ponto de fulgor.......................................................................................................... 156-157

4.11.4 Teor de metanol e etanol.......................................................................................... 157

4.11.5 Densidade................................................................................................................... 157-158

4.11.6 Viscosidade cinemtica a 40 C............................................................................... 158-159

8

4.11.7 ndice de iodo............................................................................................................ 159

4.11.8 Ponto de entupimento de filtro frio...................................................................... 159-161

4.11.9 Estabilidade oxidao a 110 C............................................................................ 161-162

4.11.10 gua e sedimentos................................................................................................... 162

4.11.11 ndice de acidez....................................................................................................... 162

CAPITULO 5 CONCLUSSES........................................................................................ 164-166

CAPITULO 6 SUGESTES.............................................................................................. 167

CAPITULO 7 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS..................................................... 168-195

9

CAPITULO 1 INTRODUO

1.1 JUSTIFICATIVA

O esgotamento das reservas mundiais de combustveis fsseis em associao com o

aumento dos preos destes (> US$135/barril em julho de 2008) Figura 1.1, atingiram o setor de

energia e produo do Brasil, provocou um debate sobre o investimento em pesquisa e

desenvolvimento de novas fontes de energia para diversificar a matriz energtica de Brasil. No

entanto, outros fatores podem haver estimulado este fenmeno, como: o estabelecimento de um

preo para o CO2 de origem industrial derivados das medidas para reduzir as emisses de gases

de efeito estufa, a instabilidade no preo do petrleo e o fato de contar com novas matrias

primas que no comprometam a produo de alimentos.

Figura 1.1- Evoluo do preo do barril de petrleo-em US$

Nesse sentido, uma das possveis fontes de energia renovveis so os biocombustveis

(biodiesel e bioetanol), a partir de microalgas. As microalgas apresentam caractersticas

promissoras como matria-prima potencial para a produo de biocombustveis, especialmente o

biodiesel, considerando que desde a dcada de 50 (Primeiro projeto da cultura de massa no MIT.

E.U.A.) e oficialmente desde os anos 70 (Programa de Espcies Aquticas: Biodiesel a partir de

algas. NREL. E.U.A.) e at a data, continua-se constantemente trabalhando em diferentes pases

(E.U.A., Israel, Espanha, Nova Zelndia, Austrlia, Alemanha, Holanda, etc.) para aperfeioar

os benefcios e minimizar os inconvenientes associados produo de biocombustveis usando

algas como matria-prima. Atualmente, pases com economias emergentes como a China e ndia

trabalham no desenvolvimento de tecnologias para a produo e comercializao de biodiesel de

10

microalgas, conscientes de que as atuais fontes no subministraram a energia requerida para o

crescimento econmico planificado (KHAN, 2009; LI, 2011).

Ainda com todas estas vantagens, falta muito por fazer neste tema como reiteram os

renomados pesquisadores Yusuf Chisti e John R. Benemann relacionados a necessidade de

novos trabalhos sobre engenharia gentica e engenharia metablica em fotobiorreatores para

reduzir os custos de produo. Eles mencionaram que os custos de cultivo de microalgas em

diferentes desenhos (reatores de realimentao rpida) so relativamente maiores do que em

tanques de recirculao. No entanto, eles tambm indicam que a biomassa produzida

comparativamente em reatores de realimentao rpida 3-5 vezes maior e livre de

contaminao que nos tanque de recirculao. Portanto, um alto investimento inicial para

reatores de realimentao rpida poderia ser recuperado durante um perodo definido de tempo,

dependendo dos objetivos da produo, especialmente considerando que a maioria desses

projetos em escala industrial (ainda pilotos) esto estrategicamente desenhados para aproveitar

os co-produtos resultantes de outros processo tecnolgicos (por exemplo, absorver o CO2

emitido por algumas industrial) e os subprodutos da biomassa restante (por exemplo, o

bioetanol, pigmentos, protenas, vitaminas, aminocidos essenciais), operando sob o modelo de

biorrefinaria.

O combustvel denominado biodiesel apresenta vantagens quanto produo e utilizao

j conhecidas. Estas vantagens podero ser ampliadas, pelo aproveitamento da grande

biodiversidade que o pas apresenta, pois as muitas espcies de microalgas que podem ser usadas

para produzir biodiesel. Essa diversificao pode garantir a continuidade da produo de

biodiesel especialmente por fazer a salvaguarda de quebras de safra, perdas sazonais, etc.

Como matrias-primas para a produo de biodiesel, vm sendo empregadas espcies

vegetais; porm, como as microalgas j demonstraram potencialidades para a produo de

biodiesel, e vrias vantagens em relao aos vegetais superiores, deveriam ser consideradas

como possveis fontes de matria-prima. O cultivo de microalgas para a produo de biomassa

largamente aceito como uma provvel opo ecocompatvel para a gerao de biocombustveis.

Levando-se em conta todos os leos combustveis consumidos como biodiesel nos

Estados Unidos, sero necessrios 0.53 bilhes m3 de biodiesel anualmente de acordo com o

consumo atual. leos de culturas, leos residuais de cozinha e gorduras animais no podem

realisticamente satisfazer a demanda (CHISTI, 2007). Claramente, cultura de oleaginosas no

podem substituir eficientemente os combustveis derivados de petrleo no futuro. Este cenrio

muda dramaticamente se microalgas so usadas para produzir biodiesel (CHISTI, 2007);

11

segundo ele, entre 1 e 3% da rea de cultivo nos Estados Unidos, seriam suficientes para

produzir biomassa algal que satisfizesse 50% do leo combustvel necessrio.

Os rendimentos de leo de microalgas apresentados na Tabela 1.1 so baseados na

produtividade de biomassa obtida em fotobiorreatores. O rendimento de biodiesel por hectares

de cerca de 80% do rendimento dos leos originados de culturas oleaginosas, conforme dados

apresentados na mesma tabela.

Tabela 1.1- Comparao de algumas matrias primas usadas para produzir biodiesel.

CULTURA

RENDIMENTO

DE LEO

(L/ha)

REA NECESSRIA

PARA CULTIVO

(ha)

Milho 172 1540

Soja 446 594

Cnola 1190 223

Cco 2689 99

Palma 5950 45

Microalgas 136,92 2

Fonte: CHISTI, 2007.

Atualmente as microalgas tm sido investigadas para produzir diferentes biocombustveis

incluindo biodiesel, bio-leo, biogs de sntese e bio-hidrognio. As vantagens da utilizao de

microalgas so as seguintes (BRENNAN e OWENDE, 2010):

a) So consideradas como um sistema biolgico muito eficiente para a coleta de energia

solar para a produo de componentes orgnicos; (Tabela 1.2).

b) podem produzir durante todo o perodo do ano;

c) embora crescem em meio aquoso, precisam de menos gua do que plantas terrestres,

portanto, reduzem a carga sobre as fontes de gua doce;

d) Seu cultivo pode ser feito em gua martima ou salobra e em terras no usadas na

agricultura e, portanto, no incorre na degradao dos solos, minimizando os

impactos ambientais associados, ao mesmo tempo em que no comprometem a

produo de alimentos, forragens e outros produtos derivados de culturas;

e) Logo, prefervel que as biomassas utilizadas proporcionem uma tima

produtividade em lipdeos e com o uso de uma menor superfcie do terreno;

f) muitas espcies apresentam teor de leo na faixa de 20-50% do peso de biomassa

seca;

g) tm um potencial de crescimento rpido, sendo capaz de dobrar sua biomassa em

perodos to curtos quanto 3.5h;

12

h) as microalgas so as principais responsveis pela absoro do CO2 atmosfrico nos

oceanos (BORGES, 2007). Conforme pode ser observado na Tabela 1.3, as

microalgas tm capacidade de absorver at 15 vezes mais CO2 que as florestas. Uma

parte do CO2 absorvido transferida para o fundo ocenico num processo conhecido

como bomba biolgica (LALLI, 1993; BORGES, 2007). Desta forma, o seqestro

de carbono poderia impedir que o acmulo de gases do efeito estufa fosse ainda

maior. A biofixao de CO2 usando organismos fotossintticos parece ser o caminho

para frear os efeitos do aquecimento global (DEMIRBAS, 2011).

i) em relao manuteno e melhoria da qualidade do ar, a produo de biomassa de

microalgas pode produzir mais da metade do oxignio da natureza (Tabela 1.4).

j) nutrientes para o cultivo de microalgas (especialmente nitrognio e fsforo) podem

ser obtidos a partir de guas residuais, tendo neste caso dupla funcionalidade:

captura de CO2 e tratamento de efluentes; alm de se poder fazer reciclagem dos

mesmos (RSCH, 2012; WU, 2012).

k) o cultivo de algas no exige a aplicao de herbicidas ou pesticidas;

l) podem produzir uma srie de outros produtos valiosos alm do leo, tais como

protenas e carboidratos que podem ser utilizados como alimento para animais ou

fertilizantes, ou fermentados para produzir etanol, metanol, ou outros produtos com

maior valor agregado;

m) sua composio bioqumica pode ser modulada por diferentes condies de

crescimento, sendo induzidas a produzirem altas concentraes de componentes de

grande importncia comercial e o rendimento de leo pode ser significativamente

melhorado (HUANG, 2010);

n) tem capacidade fotobiolgica de produzir bio-hidrognio.

Tabela 1.2- Eficincia fotossinttica das microalgas.

PRODUO DE

BIOMASSA

(t h-1

ano-1

)

EFICINCIA

FOTOSSINTTICA

(%)

Ecossistema terrestre 6 0.15

Ecossistema aqutico 3 0.07

Florestas 10-40 0.25-1

Culturas agrcolas 20 0.5

Milho (gro) 15 0.4

Milho (planta) 50 1.2

Cana de acar 60 1.5

Microalgas >100 > 2.5

Fonte: Adaptado de Miguel Gutierrez, 2009.

13

Tabela 1.3- Seqestro de carbono por microalgas

ESPCIE DE

MICROALGA

PRODUTIVIDADE DE

CARBONO

(t h-1

ano-1

)

CO2 EQUIVALENTE

(t h-1

ano-1

)

Chlorella sp 182 667.94

Spirulina sp 107 392.69

Scenedesnus oblquos 102.7 376.91

Spirulina platensis 44 161.48

Botryococcus braunni 42.80 157.08

Nannochloropsis oculata 32 117.44

Tetraselmis strain 27.37 100.45

Fonte: FUPEF, 2009.

Tabela 1.4- Fontes de Produo de oxignio na natureza

ORIGEM PRODUO

(%)

Bosques e florestas 24.9

Estepes, campos e pastos 9.1

reas cultivadas 8.0

Regies desrticas 3.0

rvores (total) 45

Algas marinhas 54.7

Algas de gua doce 0.3

Algas (total) 55

Fonte: MARGALEF, 2009.

Considerando-se que as microalgas crescem extremamente rpido e que algumas

espcies so muito ricas em leo, elas parecem ser a fonte potencial de biodiesel capaz de

substituir completamente o diesel fssil. As microalgas praticamente dobram e algumas vezes

at triplicam sua biomassa em 24 horas. Durante a fase exponencial de crescimento, o tempo de

duplicao da biomassa de praticamente 3.5 h.

O contedo de leo das microalgas pode exceder 80% do peso seco da biomassa

(SPOLAORE et al., 2006). Nveis de leo de 20-50% so comuns (Tabela 1.5). A produtividade

de leo que definida como a massa de leo produzida por unidade de volume da cultura de

microalgas/dia, depende da taxa de crescimento algal e do contedo de leo da biomassa.

Microalgas com alta produtividade de leo so ideais para a produo de biodiesel (CHISTI,

2007). Dependendo da espcie, as microalgas produzem diferentes tipos de lipdios,

hidrocarbonetos e outros lipdios complexos (BANERGEE et al., 2002; METZGER &

LARGEAU, 2005; GUSCHIMA & HARWOOD, 2006; BUCY et al., 2012).

Potencialmente, o leo produzido de organismos heterotrficos, em vez de microalgas,

crescendo em uma fonte natural de carbono orgnico tal como acar, pode ser usado para fazer

14

biodiesel (RATLEDGE & WYNN, 2002). Entretanto, produo heterotrfica no to eficiente

quanto produzida por microalgas que so organismos fotossintetizantes (TABERNERO, 2011).

A produo de leo a partir de microalgas uma atividade de alto custo, podendo ter seu

custo reduzido ao se usar um meio de cultivo de baixo custo, bem como uma fonte de CO2

resultante do processo de fermentao da cana-de-acar (Figura 1.2) (LOHREY, 2012).

Cana de Acar

Recepo da cana

Filtrao

Cake filtrado

gua

Moenda

Clarificao

Evaporao

Vcuo

Cristalizador

Centrifugas

Bagao Evaporador

Produo de algas

Nutrientes

Sistema de cultivo

de algas

Colheita

Secador

Extrao

Transesterificao

Recursos disponvel

CO2

Energia

gua

Produtos

Farinha de algas

Melao

Acar

Biodiesel

Produo de acar

Figura 1.2- Esquema de produo de biodiesel a partir de microalgas combinado com o

processo de produo de acar.

Fonte: LOHREY, 2012.

Os leos encontrados nas microalgas possuem caractersticas fsico-qumicas similares

aos de leos vegetais e por isto elas so consideradas como matria-prima potencial para a

produo de biodiesel (FAO, 1997). No entanto, algumas espcies contm cidos graxos

poliinsaturados de cadeia longa que podem trazer problemas nas propriedades do biodiesel

(BUCY, 2012).

Tabela 1.5- Contedo de leo de algumas espcies de microalgas.

MICROALGA CONTEDO DE LEO

(% de peso seco)

Botryococcus braunii 25-75

Chlorella sp. 28-32

Dunaliella primolecta 23

Isochrysis sp. 25-33

Nannochloropsis sp. 31-68

Neochloris oleoabudans 35-54

Nitzschia sp. 45-47

Phaeodactylum tricornutum 20-30

Schizochytrium sp. 50-77

Tetraselmis sueccica 15-23

Fonte: CHISTI, 2007.

15

Na Tabela 1.6 pode-se verificar que os leos extrados das microalgas apresentam

composio em cidos graxos semelhante s dos leos vegetais (TEIXEIRA & MORALES,

2006; KAUR, 2012). Sabe-se que entre os leos vegetais, a composio em cidos graxos varia

e, desse modo variam tambm as suas propriedades fsico-qumicas (por exemplo, a estabilidade

oxidao), o mesmo ocorrer com o leo extrado de diferentes espcies de microalgas e de

condies variadas de cultivo (KAUR, 2012).

Tabela 1.6- Composio qumica do leo de algumas microalgas.

MICROALGA PRINCIPAIS CIDOS GRAXOS

Dunaliella salinaa C14:0/ C14:1/ C16:0/ C16:3/ C16:4/ C18:2/C18:3

Isochrysis spa C14:0/ C14:1/C16:0/C16:1/ C18:1/ C18:3/ C18:4/ C22:6

Nannochloris spa C14:0/ C14:1/ C16:0/ C16:1/ C16:3/ C20:5

Nitzschia spa C14:0/ C14:1/ C16:0/ C16:1/ C16:3/ C20:6

Chlorellab C14:0/C16:0/C18:0/C16:1/C18:1/C22:1/C16:2/C16:3/C16:4/C18:2/C18:3

Scenedesmusb C14:0/C16:0/C18:0/C20:0/C22:0/C24:0/C16:1/C18:1/C20:1/C16:2/C16:3

/C16:4/C18:2/C18:3/C18:4/C22:2

Desmodesmusb C14:0/C16:0/C18:0/C20:0/C22:0/C16:1/C18:1/C16:2/C16:3/C16:4/C18:2/

C18:3/C18:4/C20:2

aTEIXEIRA & MORALES, 2006,

bKAUR, 2012.

Todos os elementos discutidos anteriormente bem como a necessidade de conhecer e

desenvolver tecnologias de produo de biodiesel de uma forma economicamente vivel a partir

de novas matrias primas, garantindo a permanncia do Brasil no cenrio mundial do biodiesel,

so motivaes que justificam o carter inovador e a importncia do presente trabalho de tese.

1.2 OBJETIVOS GERAIS E ESPECFICOS

O objetivo geral deste trabalho o estudo da sntese de steres metlicos (biodiesel) a

partir da biomassa das microalgas Scenedesmus dimorphus e Nannochloropsis oculata atravs

do processo de hidroesterificao (processo de esterificao antecedido pelo processo de

hidrlise), como uma possvel alternativa tecnolgica aos processos convencionais visando o

processamento de novas matrias-primas e processos reacionais que favoream a permanncia

do biodiesel na matriz energtica mundial.

16

Os objetivos especficos deste trabalho consistem em:

Sintetizar catalisadores a base de xido de nibio (Nb2O5, Nb2O5/Al2O3, H3PO4/Nb2O5)

com elevada atividade cataltica nas reaes de hidrolise e esterificao da biomassa de

Scenedesmus dimorphus e Nannochloropis oculata;

Caracterizar a morfologia e textura dos catalisadores sintetizados mediante

Termogravimtrica, Difratometria de Raios X, Microscopia Eletrnica de Varredura,

Volumetria de Nitrognio, Quimissoro de Amnia e Espectroscopia na Regio do

Infravermelho;

Estudar a hidrlise in situ da biomassa liofilizada de Scenedesmus dimorphus e

Nannochloropsis oculata, visando eliminar o processo de extrao do leo;

Avaliar a gerao de cidos graxos a partir da otimizao do processo de hidrlise da

biomassa de Scenedesmus dimorphus e Nannochloropsis oculata, utilizando como

catalisadores, xido de nibio (Nb2O5), xido de nibio suportado em alumina

(Nb2O5/Al2O3) e xido de nibio impregnado em cido fosfrico (H3PO4/Nb2O5).

Avaliando os efeitos da temperatura reacional (T), concentrao de biomassa (CB) e

quantidade de catalisador (C);

Avaliar a gerao de steres metlicos a partir da esterificao dos cidos graxos obtidos

como produtos de hidrlise, utilizando como catalisadores (Nb2O5, Nb2O5/Al2O3 e

H3PO4/Nb2O5. Avaliando os efeitos da temperatura reacional (T), razo molar

metanol/cido graxo (RM) e quantidade de catalisador (C).

Realizar um estudo experimental da cintica da reao de esterificao dos cidos graxos

da microalga Nannochloropsis oculata para a produo de biodiesel, para definir o

mecanismo e a etapa controladora da reao, permitindo interferir nela e maximizar a

converso final.

Utilizar mtodos analticos, estabelecidos pelos padres geralmente usados como

referencia (ASTM), (EN 14214) e a resoluo RANP n 42/2004 para a caracterizao

do biodiesel obtido com os diferentes catalisadores.

17

ESTRUTURA DO TRABALHO

A estrutura desta dissertao est descrita abaixo:

Captulo 1: Apresenta a justificativa que levou ao desenvolvimento deste trabalho,

tendo em vista a crescente demanda mundial por combustveis de baixa emisso de

gases de efeito estufa o qual exige a explorao de novas matrias primas (microalgas) e

tecnologias (hidroesterificao) de menor custo e ecologicamente compatveis. Alm do

mais, apresenta os objetivos gerais, e especficos do trabalho;

Captulo 2: Neste captulo esto relacionadas as abordagens bibliogrficas realizadas

sobre o tema, baseados em aspectos tais como: a biotecnologia das microalgas,

produtividade em lipdeos, sistemas de cultivo e tecnologias para a produo de

biomassa microalgal com suas respectivas vantagens e desvantagens, importncia e

vantagens das microalgas no cenrio mundial obviamente associada a sua enorme

potencialidade para produzir biodiesel, assim como as matrias-primas selecionadas. No

final, so discutidos os diferentes mtodos utilizados na extrao do leo das

microalgas, e a tecnologia escolhida pra a produo de biodiesel.

Captulo 3: Esto descritos os materiais e metodologias utilizadas no desenvolvimento

desta tese;

Capitulo 4: Esto relatados os resultados discutidos e comentados, onde so levados em

considerao alguns estudos previamente realizados sobre o tema;

Captulo 5: Esto descritas as concluses evidenciadas sobre o tema;

Captulo 6: Novos estudos so sugeridos a fim de se obter maior explanao e

compreenso sobre o assunto;

Captulo 8: So relatadas fontes de pesquisas, entre artigos consultados, revistas, sites e

livros utilizados como fundamentao terica para esta tese.

18

CAPITULO 2 REVISSO BIBLIOGRAFICA

2.1 CONSIDERAES GERAIS SOBRE AS APLICAES BIOTECNOLGICAS

DAS MICROALGAS.

As microalgas so microrganismos heterogneos, usualmente microscpicos,

unicelulares, coloniais ou filamentosos, coloridos e fotoautotrficos. Filogeneticamente, podem

ser procariticos ou eucariticos (OLAIZOLA, 2003).

O cultivo de microalgas est crescendo gradativamente no mundo inteiro. A biomassa

produzida destina-se s mais diversas aplicaes como, produo de protena unicelular,

lipdeos, carotenides, clorofila, enzimas, steres, antibiticos, hidrocarbonetos e vitaminas

(RICHMOND, 1988; BECKER, 1994; PULZ e GROSS, 2004; RICHMOND, 2004).

A biotecnologia de microalgas tambm demonstrou versatilidade em outros setores,

podendo atuar no tratamento de efluentes, biorremediando metais pesados, nitrognio e fsforo

que podem causar eutrofizao quando descartados diretamente nos rios. A biomassa obtida

nessa biorremoo pode servir como fonte de matria-prima para produo de rao,

fertilizantes, e at mesmo ser utilizada na indstria de qumica fina.

Num sentido amplo e do ponto de vista da biotecnologia, o termo microalga refere-se a

aqueles microrganismos que contm clorofila a e outros pigmentos, capaz de

realizar fotossntese aerbica. De acordo com este critrio, cianobactrias ou algasverdes-azuis,

de estrutura celular procaritica contida no Reino Monera, so tradicionalmente consideradas

dentro do Grupo de microalga. Na verdade, algumas dessas cianobactrias, tais como a

Spirulina, constituam uma das principais contribuies para a biotecnologia de microalgas.

Porm o termo microalga no tem sentido taxonmico e compreende organismos com dois tipos

de estrutura celular: cianobactrias, procariotas e as restantes

classificadas no Reino Protoctista com a estrutura da clula eucaritica. Apesar das grandes

diferenas morfolgicas, os dois tipos de microalgas fisiologicamente so semelhantes, com um

metabolismo fotossinttico semelhantes aos de organismos do Reino Plantae.

O uso da fotossntese para a produo primria de energia, produtos qumicos e

alimentos atravs do cultivo em massa de microalgas, tornou-se uma opo atraente

a partir do conhecimento que constitui um meio eficaz de converso de energia

solar e biomassa. De acordo com a sua versatilidade metablica, determinada pela espcie e as

condies de cultivo, as microalgas representam uma fonte nica para obter por mtodos

biotecnolgicos um amplo espectro de produtos, tais como protenas, pigmentos, vitaminas,

19

cidos graxos poliinsaturados, polissacardeos, enzimas e substncias com atividade probitica.

(MULLER-FEUGA et al., 2004; SHIMIZU e LI, 2006; BUCY, 2012).

O interesse no estudo cientfico desses organismos comeou em 1890, quando o

microbiologista holands Beijerinck estabeleciu culturas puras da microalga de gua doce

Chlorella vulgaris. No incio do sculo passado, Warburg (1919) obtiveram em escala de

laboratrio Chlorella em culturas densa, e sugeriu a sua utilizao em pesquisas sobre

mecanismos de fotossntese.

No entanto, as origens da biotecnologia de microalgas data da segunda

Guerra Mundial, quando cientistas alemes comearam a desenvolver a produo em massa de

lipdios e protenas. Pouco tempo depois comearam experincias similares no Japo, Israel e

nos Estados Unidos. A partir dessas iniciativas, o crescimento de microalgas aumentou

consideravelmente e, hoje, existem empresas em diferentes pases do mundo para a produo

biotecnolgica de alimentos, produtos farmacuticos e de energia (PULZ GROSS, 2004;

SPOLAORE et al., 2006).

As microalgas, desde o ponto de vista biotecnolgico, so um grupo de microrganismos

pouco estudado. Dentre as dez mil espcies de microalgas que se acredita existirem, pouco mais

de mil linhagens so mantidas em colees ao redor do mundo, apenas algumas centenas foram

investigadas por seu contedo qumico e somente uma pequena quantidade tem sido cultivada

em escala industrial. Por serem pouco exploradas, representam rica oportunidade para novas

descobertas (ZAHNER e FIEDLER, 1995; OLAIZOLA, 2003).

A biotecnologia de microalgas na atualidade envolve s um pequeno setor dentro da

campo da biotecnologia e definida como "a integrao dos conhecimentos da Ficologia,

relacionados com a fisiologia do crescimento das microalgas, com as descobertas mais recentes

da biologia celular e molecular, da engenharia qumica, da aqicultura e outras disciplinas a

fins, para usos comerciais especficos (OLAIZOLA, 2003). Em termos gerais,

consiste no cultivo de microalgas, em condies controladas de modo a aproveitar

em seguida, a biomassa.

O processo pode ser dividido em trs etapas bsicas:

(1) identificao do metablito de interesse e as espcies que produzem e/ou acumularem

as concentraes adequadas,

(2) o estabelecimento de um processo de produo em larga escala

de cultivo, de processamento de biomassa de algas e de recuperao do metabolito;

(3) comercializao do produto (OLAIZOLA, 2003; WIJFFELS, 2005).

20

A segunda etapa combina o domnio dos fatores que influenciam o crescimento das

microalgas (radiao e temperatura, tempo de permanncia, agitao, concentrao de oxignio

dissolvido, pH, fontes de carbono, nitrognio, fsforo e interaes biticas), com requisitos para

a concepo de um biorreator adequado (PULZ, 2001; FEUGA MULLER et al., 2004; KIM e

LEE, 2005; CHEN, 2011).

Atualmente, a proposta desenvolver inmeras aplicaes de microalgas em vrios

campos da tecnologia, sistemas de cultura de massa, livres ou imobilizados, vivos ou

processados, alguns em operao comercial completa (LEE, 2001; WALKER et al., 2005;

CHEN et al., 2005). O mercado da biomassa de microalgas dominadas pela Chlorella e

Spirulina representa cerca de 5000 toneladas por ano (base seca) e pressupe vendas de

1.25x109 USD por ano (PULZ e GROSS, 2004).

As microalgas alm de serem consideradas, a critrio de numerosos pesquisadores,

como uma importante fonte de alimentos funcionais e suplementos nutricionais (PULZ et al.,

2000, SHIMIZU e LI, 2006; SPOLAORE et al., 2006), so apresentadas atualmente como uma

matria-prima praticamente inexplorada para a produo de biocombustveis (biodiesel, etanol e

hidrognio) com amplas possibilidades de serem inseridas sob o modelo de biorrefinaria

(HUANG, 2010; AMARO, 2011; LAM, 2012). Outras espcies so bem conhecidas quanto ao

potencial de cultivo e quanto aos compostos que sintetizam. Na Tabela 2.1 so apresentados

alguns destes compostos obtidos das microalgas e suas aplicaes.

Logo, devido a essa diversidade de produtos existentes na biomassa microalgal, esta

utilizada pelo homem para o fornecimento de suplementos alimentares, obteno de frmacos,

produo de biocombustveis (VENKATESAN, 2006), uso da biomassa microalgal, juntamente

com o efluente de lagoas de estabilizao, na agricultura, piscicultura, entre outros (SOUSA,

2007; MATA et al., 2010; LI, 2012).

As microalgas podem utilizar tanto carbono inorgnico (CO2) quanto orgnico (glucose,

acetato, etc) para a formao de cidos graxos e, conseqentemente, lipdeos, sendo a

quantidade destes em cada clula diferente entre espcies.

21

Tabela 2.1- Alguns produtos obtidos de microalgas.

PRODUTO APLICAES

Biomassa Biomassa health foods

Alimentos funcionais

Aditivos alimentares

Aqicultura

Condicionador do solo

Corantes e

antioxidantes

Xantofilas (astaxantina e

cantaxantina)

Lutena

Beta-carotenos

Vitamina Ce E


Cosmticos

cidos graxos cido araquidnico- ARA

cido eicosapentanico-EPA

cido docosahexaenico-

DHA

cido gama-linolnico-GCA

cido linolnico-LA


Enzimas

Superxido dismutase-SOD

Fosfoglicerato quinase-PGK

Luciferase e Luciferina

Enzima de restrio

health food

Pesquisa

Medicina

Polmeros Polissacardeos

Amido

cido poli-beta-

hidroxibutirico-PHB


Cosmticos

Medicina

Produtos especiais Peptdeos

Toxinas

Istopos

Aminocidos

Esteris

Pesquisa

Medicina

Fonte: BARBOSA, 2003.

As microalgas possuem um teor lipdico que pode variar entre 1% e 70%, mas sob certas

condies algumas espcies podem atingir 90% do peso seco (CHISTI, 2007; MATA et al.,

2010; HUANG et al., 2010). O contedo de leo em microalgas pode atingir 75% em peso em

relao biomassa seca, mas associado com baixa produtividade, como em Botryococcus

braunii, por exemplo. Algas mais comuns (Chlorella, Crypthecodinium, Cylindrotheca,

Dunaliella, Isochrysis, Nannochloris, Nannochloropsis, Neochloris, Nitzschia, Phaeodactylum,

Porphyridium, Schizochytrium, Tetraselmis) tm nveis de leo entre 20% e 50%, mas

produtividades maiores podem ser atingidas (MATA et al., 2010). Os avanos tecnolgicos

22

sugerem que a produo industrial de biodiesel de microalgas podem ser frutfera no futuro

prximo (HUANG et al., 2010; TABERNERO, 2011; AMARO, 2011; ATABANI, 2012).

2.2 CLASSIFICAO DAS MICROALGAS.

O termo microalgas utilizado para dar nome a diversos grupos diferentes de

organismos vivos. Elas variam desde os pequenos organismos unicelulares at os multicelulares,

sendo, antigamente, consideradas plantas simples. As microalgas tambm incluem os

organismos com estrutura molecular procaritica e estrutura molecular eucaritica, que, mesmo

sendo estruturalmente e morfologicamente diferentes entre si, so fisiologicamente parecidos e

possuem um metabolismo parecido com o das plantas (LOURENO, 2006; HUANG et al.,

2010). O termo microalgas no tem valor taxonmico, engloba microrganismos unicelulares

com clorofila a e outros pigmentos fotossintticos, os quais so capazes de realizar a fotossntese

e sua caracterizao sistemtica implica na considerao de uma srie de critrios (HOEK, C. V,

1995). As microalgas so organismos microscpicos, coloniais ou filamentosos, coloridos,

fotoautotrficos, procariticos e eucariticos (OLAIZOLA, 2003).

Os exemplos de microalgas procariticos so cianobactrias (Cyanophyceae) e as

microalgas eucariticas so algas verdes (Chlorophyta) e diatomceas (Bacillariophyta)

(RICHMOND, 2004). As microalgas esto presentes em todos os ecossistemas existentes na

terra, representando uma variedade grande de espcies que vivem em condies extremas.

Estima-se que mais de 50.000 espcies existam, mas somente um nmero limitado, de

aproximadamente 30.000, j foram estudadas e analisadas (RICHMOND, 2004).

Conforme (ARREGONDO-VEGA, 1995), as microalgas so produtores primrios que

armazenam energia solar para convert-la em energia biolgica, sendo as microalgas a base de

inmeras cadeias trficas nos ambientes aquticos. As microalgas so principalmente

encontradas no meio marinho e gua doce, sendo consideradas responsveis por pelo menos

60% da produo primria da Terra (CHISTI, 2007). Uma das caractersticas relevantes das

microalgas a capacidade destes micro-organismos transformarem o dixido de carbono

presente na atmosfera e a luz solar em vrias formas de energia, atravs do processo de

fotossntese. Atravs deste processo, so produzidos polissacardeos, protenas, lipdeos e

hidrocarbonetos (CHISTI, 2007).

Segundo REVIERS (2006), atualmente as microalgas esto classificadas em 11 divises

distintas: Cyanophyta, Glaucophyta, Rodophyta, Cryptophyta, Euglenozoa, Cercozoa,

Haptophyta, Dinophyta, Ochroophyta, Streptophyta e Chlorophyta.

23

A classificao bioqumica das microalgas esta fundamentada em caractersticas como

natureza e localizao dos pigmentos (clorofilas, ficobilinas, carotenos e carotenides), dos

carboidratos de reserva (amido) e da disposio dos tilacoides, sistema de membranas situado no

interior dos plastdios, que contem pigmentos (FRANCESCHINI et al., 2010).

Quatro classes predominam quantitativamente no fitoplanctn marinho:

Bacillariophyceae (diatomceas), Dinophyceae (dinoflagelados), Prymnesiophyceae

(cocolitofordeos) e Cryptophyceae (criptomnadas) (YONEDA, 1999). Ao longo da plataforma

continental brasileira tambm so freqentes, alm destas, algas verdes das classes

Prasinophyceae e Chlorophyceae (BRANDINI et al., 1997). As diatomceas e os dinoflagelados

so encontrados tanto em regies costeiras quanto ocenicas, enquanto os cocolitofordeos so

mais comuns em guas ocenicas e as criptomnadas em regies costeiras (PARSONS et al.,

1984).

2.3 COMPOSIO QUMICA.

Toda alga composta por alguns componentes como protenas, hidrato de carbono,

lipdios e cidos nuclicos (Tabela 2.2). As porcentagens destes componentes variam de alga

para alga, sendo encontrados alguns tipos de microalgas com cerca de 40% de sua massa total

composta por lipdios (sendo que, se cultivada de maneira correta, chega-se a nveis de 85%),

caracterstica esta que permite extrair, vantajosamente, este leo e convert-lo em biodiesel.

Tabela 2.2- Composio qumica das microalgas

MICROALGAS PROTEINAS CARBOIDRATOS LIPDIOS

Scenedesmus oblquus 50-56 10-17 12-14

Scenedesmus quadricauda 47 - 1.9

Scenedesmus dimorphus 8-18 21-52 16-40

Chlorella vulgaris 51-58 12-17 14-22

Chlorella pyrenoidosa 57 22 2

Spirogyra sp 6-20 33-64 11-21

Dunaliella bioculata 49 4 8

Dunaliella salina 57 32 6

Euglena gracilis 39-61 14-18 14-20

Prymnesium parvum 28-45 25-33 22-38

Tetraselmis maculata 52 15 3

Porphyridium cruentum 28-39 40-57 9-14

Spirulina platenses 46-63 8-14 4-9

Spirulina maxima 60-71 13-16 6-7

Anabaena cilindrica 43-56 25-30 4-7

Fonte: BECKER, 1994.

24

2.3.1 Composio da frao lipdica de microalgas

Os lipdeos caracterizam um conjunto de substncias qumicas que, ao contrrio das

outras classes de compostos orgnicos, no so caracterizadas por algum grupo funcional

comum, e sim pela sua alta solubilidade em solventes orgnicos e baixa solubilidade em gua

(SOLOMONS, 2005). Os azeites e gorduras so substncias de origem vegetal ou animal, que

consistem predominantemente em misturas de steres, oriundos da mistura de cidos graxos com

a glicerina, estes chamados de triacilgliceris (MORETTO, 1998).

Os lipdeos so um dos principais macronutrientes categorizados geralmente como sendo

neutros ou polares. Os lipdeos polares incluem alm dos fosfolipdeos e glicolipdeos,

predominantemente na maioria das microalgas na composio total dos lipdeos. A classe tpica

dos lipdeos complexos formada por fosfolipdeos, glicolipdeos, ceramidas, cerebrosdeos e

gangliosdeos. Os lipdeos neutros so aqueles que no contm grupos carregados, isto inclui

triacilgliceris, glicerdeos, carotenides, esteris e uma escala limitada dos hidrocarbonetos de

alto peso molecular que aparecem naturalmente no leo de alguns peixes, microalgas e sementes

(MOLINA et al., 1999; HUANG, 2010).

Triacilgliceris so geralmente considerados como produto de estocagem energtica,

enquanto que glicolipdeos so estruturas lipdicas presentes na parede celular. Os lipdeos so

tipicamente compostos por triacilgliceris, glicolipdeos, fosfolipdeos, lipoprotenas e cidos

graxos contendo entre 12 e 22 carbonos, podendo ser saturados e poliinsaturados (MOLINA et

al., 1999). Na Figura 2.1 podem ser observadas algumas estruturas qumicas encontradas nos

lipdeos das microalgas.

Figura 2.1- Estrutura dos diferentes lipdeos encontrados nas microalgas.

25

Todos os lipdeos constituem-se de carbono, hidrognio e oxignio em suas molculas. E

algumas classes possuem fsforo, nitrognio e s vezes, enxofre (PETROWICZ, 2007; BOBBIO

& BOBBIO, 1995).

De acordo com BOBBIO & BOBBIO (1995) os lipdios podem ser classificados como:

Simples (Compostos que por hidrlise total do origem a cidos graxos e lcool): Como

leos e gorduras, que so steres de cido graxo e glicerol (glicerdeos), e as ceras, que

so steres de cidos graxos e mono-hidroxilcoois de alto peso molecular geralmente

de cadeia linear.

Compostos (Contm outros grupos na molcula, alm de cidos graxos e lcool): Como

fosfolipdios, que so steres de cidos graxos e que contm molcula de cido

fosfrico e um composto nitrogenado, as ceras, que so steres de cidos graxos e

mono-hidroxilcois de cidos graxos, carboidratos e uma base nitrogenada, e os

sulfolipdios, de estrutura pouco conhecida e que possuem enxofre na molcula.

Derivados (Em sua maioria, obtidos por hidrlise de lipdios simples e compostos):

como cidos graxos, alcois (glicerol, alcois de cadeia linear de alto peso molecular,

esteris), hidrocarbonetos, vitaminas lipossolveis, pigmentos, compostos nitrogenados

(colina, serina, esfingosina e aminoetanol).

As microalgas produzem mais leo do que algumas oleaginosas (palma, mamona e

girassol), em torno 15 a 40% de leo em peso seco, sendo promissora alternativa de produo de

leo pelo rpido crescimento e acmulo considervel. O leo (triacilglicerdeos), estocado no

citosol, pode ser estimado como 64% do total da frao lipdica, e pode ser extrado por uma

variedade de mtodos (HUANG et al., 2010; CHEN et al., 2009; AMIN, 2009).

Os cidos graxos nas microalgas correspondem maior frao lipdica e, em algumas

espcies, os poliinsaturados (PUFAs) representam entre 25 e 60% dos lipdios totais

(RADMANN & COSTA, 2008). A Tabela 2.3 mostra o contedo e a produtividade de lipdeos

em algumas microalgas.

Para HU

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Producao de Biodiesel Da Biomassa Das Microalgas