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UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU
INSTITUTO A VEZ DO MESTRE
O POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DAS MICROALGAS:
PRODUTOS E APLICAÇÕES
Por: Melissa Medeiros Ferreira Hatherly
Orientador
Prof. Francisco Carrera
Rio de Janeiro
2010
2
UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU
INSTITUTO A VEZ DO MESTRE
O POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DAS MICROALGAS:
PRODUTOS E APLICAÇÕES
Apresentação de monografia ao Instituto A Vez do
Mestre – Universidade Candido Mendes como
requisito parcial para obtenção do grau de
especialista em Gestão Ambiental.
Por: Melissa Medeiros Ferreira Hatherly
3
AGRADECIMENTOS
À minha família pelo apoio incondicional e
a todos aqueles que acreditam que a
persistência é o caminho do êxito.
4
DEDICATÓRIA
Dedico esta monografia a todos cujo
entusiasmo me incentivou a seguir, apesar
das dificuldades; em especial a minha
família.
5
RESUMO
A produção de biocombustíveis e.energias limpas têm sido apontadas como
um dos grandes desafios tecnológicos para viabilizar o desenvolvimento
sustentável no século XXI. As microalgas são os organismos fotossintetizantes
mais eficazes no processo de conversão da energia luminosa em energia
química. Desta forma, são indicadas como substrato com alto potencial
energético para a produção de biocombustíveis.
A imensa biodiversidade e conseqüente variabilidade na composição
bioquímica da biomassa obtida das culturas de microalgas, aliadas ao emprego
de melhoramento genético e ao estabelecimento de tecnologia de cultivo em
grande escala, vêm permitindo que determinadas espécies sejam
comercialmente utilizadas. Dessa forma, o cultivo de microalgas tem sido
realizado visando à produção de biomassa tanto para uso na elaboração de
alimentos quanto para a obtenção de compostos naturais com alto valor no
mercado mundial. No campo da saúde é possível produzir novos alimentos,
mais saudáveis e com vantagens do ponto de vista econômico, porque
prevenir doenças é mais barato do que curá-las, e do social, porque não é
necessário que as pessoas mudem comportamentos alimentares para obterem
benefícios. No que toca ao desenvolvimento sustentável e na gestão de
recursos naturais, as algas são aplicáveis na produção de biocombustíveis e
no sequestro de CO2, que consomem e que fixam, contribuindo para a
minimização do efeito estufa e das alterações climáticas. O cultivo de
microalgas apresenta várias características interessantes: custos relativamente
baixos para a colheita e transporte e menor gasto de água, comparados aos de
cultivo de plantas; podendo ser realizado em condições não adequadas para a
produção de culturas convencionais, além de apresentar maior eficiência
fotossintética que os vegetais superiores.
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METODOLOGIA
Este trabalho trata-se de uma revisão sobre a biotecnologia de microalgas,
baseada em pesquisa bibliográfica, principalmente, em artigos recentes como
Mata et al., 2009, Bertoldi et al., 2008 e Derner, et al., 2006.
Todas as informações a respeito do tema foram baseadas em dados pretéritos
e não em pesquisa de campo.
Inicialmente foi feita uma pesquisa bibliográfica sobre biotecnologia e as
microalgas, e a partir desse tema central, os sub-temas como os produtos e
aplicações possíveis, visando à aplicabilidade nutricional, energética e
ambiental.
7
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO 08
CAPÍTULO I - Conceitos 11
CAPÍTULO II - Aplicações e Produtos 15
CAPÍTULO III – Legislação 21
CONCLUSÃO 23
BIBLIOGRAFIA 25
ANEXO 29
ÍNDICE 32
8
INTRODUÇÃO
A gestão ambiental tem como principal objetivo a busca permanente de
melhoria da qualidade ambiental dos serviços, produtos e ambiente de trabalho
de qualquer organização pública ou privada. A busca permanente da qualidade
ambiental é, portanto um processo de aprimoramento constante do sistema de
gestão ambiental global de acordo com a política ambiental estabelecida pela
organização. Há também objetivos específicos da gestão ambiental,
claramente definidos segundo a própria norma NBR-ISO 14.001. (COELHO,
1996).
O conceito de gestão ambiental vem evoluindo, nas últimas décadas, de forma
significativa. Antes dos anos 70, a gestão ambiental ainda encontrava-se na
fase de reconhecimento de problemas ambientais. Havia pouco conhecimento
relativo a impactos ambientais e resíduos perigosos, e uma existência limitada
de requisitos e padrões ambientais. Nos anos 90 espera-se uma atuação mais
responsável por parte das empresas, através da adoção de um novo sistema
de conceitos em relação ao meio ambiente, que inclui: o gerenciamento
integrado (meio ambiente + segurança + saúde); a auditoria ambiental; a
avaliação do ciclo de vida do produto; e o sistema de gerenciamento
ambiental. Eventos como a Conferência das Nações Unidas para o Meio
Ambiente e Desenvolvimento - Rio 92, deixou clara a importância do conceito
de desenvolvimento sustentável, que embasou todas as Convenções
assinadas na ocasião (Biodiversidade, Florestas, Mudanças Climáticas), bem
como os termos da Agenda 21 - Agenda de Compromissos para Ações
Futuras.
A Agenda 21, no capítulo 16 sobre o Gerenciamento Ambientalmente
Saudável da Biotecnologia, recomenda-se prestar atenção sobre como o uso
das biotecnologias poderá afetar a manutenção da integridade ambiental.
Segundo Malheiros (1996), grande parte dos instrumentos administrativos e
gerenciais da política, do planejamento e da gestão ambiental possui caráter
preventivo e são importantes mecanismos para o desenvolvimento sustentável,
estando em consonância com o Princípio da Abordagem Preventiva/Princípio
9
da Prevenção e da Precaução, adotado na Declaração do Rio de Janeiro, em
1992. Por sua vez, a Convenção sobre a Diversidade Biológica reiterou a
importância do Princípio da Precaução, explicando que tal princípio justifica-se
pelos danos ambientais causados pela má aplicação de outras tecnologias no
passado.
As preocupações com o meio ambiente assumem proporções cada vez
maiores, em virtude dos efeitos visíveis de desequilíbrios provocados pelo
homem na natureza.
A adoção de medidas que visam a uma maior eficiência na prevenção da
contaminação é muito mais vantajosa não só do ponto de vista de se evitarem
problemas ambientais, mas também porque resultam em aumento da
competitividade. A ecoeficiência e a produção mais limpa constituem
mecanismos que complementam e fortalecem os Sistemas de Gestão
Ambiental nas empresas, que têm como objetivo sustentável conseguir que os
recursos naturais transformem-se efetivamente em produtos e não gerem
resíduos (DIAS, 2009).
Nos últimos anos, tem sido focado o potencial biotecnológico das microalgas,
principalmente devido à identificação de diversas substâncias sintetizadas por
estes organismos.
No que toca ao desenvolvimento sustentável e na gestão de recursos naturais,
as algas são aplicáveis na produção de biocombustíveis (biodisel, bioetanol e
biohidrogênio) e no sequestro de CO2, que consomem e que fixam,
contribuindo para a minimização do efeito estufa e das alterações climáticas. O
cultivo de microalgas apresenta várias características interessantes: custos
relativamente baixos para a colheita e transporte e menor gasto de água,
comparados aos de cultivo de plantas; podendo ser realizado em condições
não adequadas para a produção de culturas convencionais, além de
apresentarem maior eficiência fotossintética que os vegetais superiores.
A imensa biodiversidade e conseqüente variabilidade na composição
bioquímica da biomassa obtida das culturas de microalgas, aliadas ao emprego
de melhoramento genético e ao estabelecimento de tecnologia de cultivo em
10
grande escala, vêm permitindo que determinadas espécies sejam
comercialmente utilizadas. O cultivo de microalgas tem sido realizado visando
à produção de biomassa tanto para uso na elaboração de alimentos quanto
para a obtenção de compostos naturais com alto valor no mercado mundial
(DERNER et al., 2006).
No campo da saúde é possível produzir novos alimentos, mais saudáveis e
com vantagens do ponto de vista econômico, porque prevenir doenças é mais
barato do que curá-las, e do social, porque não é necessário que as pessoas
mudem comportamentos alimentares para obterem benefícios.
11
CAPÍTULO I
CONCEITOS
1.1. Biotecnologia Na verdade, podemos considerar que a biotecnologia surgiu a milhares de
anos, desde que o homem começou a empregar empiricamente processos
biológicos para a produção de pães e vinhos, desconhecendo a existência e o
comportamento dos organismos vivos envolvidos nesta produção (KATZ e
BERCOVICH, 1990). Atualmente, em vista das diferentes e sofisticadas
técnicas existentes, das variadas áreas de aplicação e setores produtivos
envolvidos, torna-se difícil conceituar esta tecnologia, e talvez seja mais
apropriado falarmos em „biotecnologias‟. A definição talvez mais abrangente
fosse a do Office of Technology Assessment (OTA): "a biotecnologia inclui o
conjunto de técnicas que utiliza organismos vivos, ou parte deles, para fabricar
ou modificar produtos, melhorar plantas ou animais, ou desenvolver
microorganismos para usos específicos". Um conceito mais simples seria o de
Salles Filho et al.(1986) onde a biotecnologia é "o desenvolvimento e a
aplicação de organismos biológicos na produção de bens e serviços".
1.2. Microalgas
O termo microalgas não tem valor taxonômico, engloba microrganismos algais
com clorofila a, e outros pigmentos fotossintéticos, os quais são capazes de
realizar a fotossíntese oxigênica, e sua caracterização (sistemática) implica a
consideração de uma série de critérios (HOEK et al., 1995; RAVEN et al.,
2001).
Segundo TOMASELLI (2004), estes microrganismos têm sido tradicionalmente
classificados quanto aos tipos de pigmentos, a natureza química dos produtos
de reserva e pelos constituintes da parede celular. Também têm sido
considerados aspectos citológicos e morfológicos, tais como a ocorrência de
células flageladas, a estrutura dos flagelos, os processos de formação do
núcleo e da divisão celular, a presença e a caracterização de envoltório do(s)
12
cloroplasto(s) e a possível conexão entre o retículo endoplasmático e a
membrana nuclear. Além desses, técnicas de biologia molecular igualmente
têm sido usadas (HU, 2004).
Sob a denominação microalgas estão incluídos organismos com dois tipos de
estruturas celulares: estrutura procariótica, com representantes nas Divisões
Cyanophyta (cianobactérias) e Prochlorophyta; estrutura celular eucariótica,
com representantes nas Divisões Chlorophyta, Euglenophyta, Rhodophyta,
Haptophyta (Prymnesiophyta), Heterokontophyta (Bacillariophyceae,
Chrysophyceae, Xantophyceae etc.), Cryptophyta e Dinophyta, segundo HOEK
et al. (1995).
Apesar das diferenças estruturais e morfológicas entre os representantes de
cada divisão, esses são fisiologicamente similares e apresentam um
metabolismo análogo àquele das plantas (ABALDE et al., 1995). São
principalmente encontradas no meio marinho, em água doce e no solo, sendo
consideradas responsáveis por pelo menos 60% da produção primária da
Terra (CHISTI, 2004).
O número exato de espécies de microalgas ainda é desconhecido. Atualmente
são encontradas citações relatando que podem existir entre 200.000 até
alguns milhões de representantes deste grupo. Tal diversidade também se
reflete na composição bioquímica e, desta forma, as microalgas são fonte de
uma quantidade ilimitada de produtos (NORTON et al., 1996; PULZ & GROSS,
2004). Cabe ressaltar que algumas espécies sintetizam compostos que podem
ser altamente tóxicos para outras espécies de organismos, inclusive para o
homem. Estes compostos também têm sido explorados comercialmente, e são
objeto de inúmeras pesquisas (TEIXEIRA, 2002).
13
1.2.1 Crescimento das Microalgas
No ambiente natural, assim como nos cultivos, o crescimento de uma
população de microalgas é resultado da interação entre fatores biológicos,
físicos e químicos (RAVEN, 1988). Os fatores biológicos estão relacionados às
próprias taxas metabólicas da espécie cultivada, bem como com a possível
influência de outros organismos sobre o desenvolvimento algal. Quanto aos
fatores físico-químicos, são principalmente reportados estudos sobre
iluminação, temperatura, salinidade e disponibilidade de nutrientes
(HELLENBUST, 1970; GUILLARD, 1975; EPPLEY, 1977; YONGMANITCHAI &
WARD, 1991).
Segundo BOROWITZKA (1999), estes organismos podem ser cultivados em
diversos sistemas de produção, com volume variando desde poucos litros até
bilhões de litros. Os sistemas comumente empregados são pouco sofisticados,
uma vez que muitas empresas desenvolvem cultivos a céu aberto, sob
condições naturais de iluminação e temperatura, e com baixo ou nenhum
controle destes parâmetros ambientais. Os tanques são geralmente rasos,
construídos em concreto, fibra de vidro, policarbonato, com fundo de terra ou
revestido com material plástico, sendo que as culturas são constantemente
agitadas.
Recentemente, alguns cultivos têm sido desenvolvidos em equipamento
específico, denominado fotobiorreator (“photobioreactor”), visando a alcançar
elevadíssima produtividade. Os cultivos são realizados em sistema fechado,
em painéis de forma achatada ou em serpentinas, espirais ou cilindros,
construídos com tubos de plástico, vidro ou policarbonato. Nos
fotobiorreatores, é possível controlar as condições de cultivo (quantidade dos
nutrientes, temperatura, iluminação, pH etc.). Isto implica uma elevada
produtividade, viabilizando a produção comercial de uma série de compostos
de elevado valor (TREDICI, 2004).
14
Muitas das substâncias sintetizadas e acumuladas pelas microalgas são
também encontradas nas plantas, as quais evoluíram das algas verdes ou
clorófitas (RAVEN et al., 2001). Entretanto, segundo COHEN (1986) e
RICHMOND (1990), a produção microalgal pode ser justificada por apresentar
diversas vantagens, dentre as quais podem ser destacadas: o cultivo de
microalgas é um sistema biológico eficiente na utilização da energia solar para
a produção de matéria orgânica, sendo que, muitas espécies crescem mais
rapidamente do que as plantas terrestres, fato que possibilita maiores
rendimentos anuais de biomassa (maior produtividade); sua natureza unicelular
assegura uma biomassa com mesma composição bioquímica, o que não
ocorre com as plantas terrestres que apresentam compostos localizados em
partes específicas: nos frutos, folhas, sementes ou raízes; por manipulação
das condições ambientais de cultivo (luz, temperatura e nutrientes, por
exemplo) muitas espécies podem ser induzidas a sintetizar e acumular altas
concentrações de proteínas, carboidratos, lipídios etc.
Tais compostos apresentam um elevado valor comercial, principalmente por
serem produtos naturais; podem crescer bem em regiões com extremas
condições climáticas. Os cultivos podem ser desenvolvidos com água marinha
ou de estuários, a qual não pode ser convencionalmente empregada no cultivo
de plantas com valor para a agricultura, ou com água proveniente de diversos
outros processos de produção (agropecuária, indústrias, dejetos domésticos,
etc.); o ciclo de vida da maioria das microalgas se completa em poucas horas,
o que favorece a seleção de cepas e o melhoramento genético das espécies.
15
CAPÍTULO II
APLICAÇÕES E PRODUTOS
2.1 Importância e Tipos de aplicação
A aplicação de microalgas mais comum tem sido na aqüicultura, para a
alimentação direta ou indireta de algumas espécies de peixes, moluscos,
crustáceos e de diversos organismos forrageiros (algas, rotíferos e artemia) de
interesse econômico. São empregadas espécies de Bacillariophyceae
(Chaetoceros spp. Ehrenberg, Thalassiosira spp. Cleve, Phaeodactylum
tricornutum Bohlin e Skeletonema costatum Greville), Haptophyceae
(Isochrysis spp. Parke), Cryptophyceae (Rhodomonas spp. Karsten),
Chrysophyceae (Monochrysis spp. Skuja), Prasinophyceae (Tetraselmis spp.
Stein), Cyanophyceae (Arthrospira spp. e Spirulina spp.) e Chlorophyceae
(Chlorella spp., Dunaliella spp. e Scenedesmus spp. Bourrely), dentre outras
classes e diversas espécies (SILVA et al., 2003; MULLER-FEUGA, 2004)
(Anexo 1).
Além da consolidada produção para a obtenção de biomassa, diversas
microalgas têm sido cultivadas por sua capacidade de sintetizar compostos
considerados nutracêuticos (capacidade comprovada de proporcionar
benefícios à saúde, como a prevenção e tratamento de doenças), tais como os
ácidos graxos poliinsaturados (ácido araquidônico - ARA, ácido
eicosapentaenóico – EPA e ácido docosahexaenóico – DHA, por exemplo) e
pigmentos carotenóides (astaxantina, betacaroteno, luteína, cantaxantina etc.),
que apresentam propriedades terapêuticas (GILL & VALIVETY, 1997;
TRIPATHI et al., 1999). Atualmente as microalgas são comercializadas como
alimento natural ou suplemento alimentar e, são encontradas formulações em
pó, tabletes, cápsulas ou extratos. São também incorporadas em massas,
petiscos, doces, bebidas etc., tanto como suplemento nutricional quanto como
corantes naturais (BECKER, 2004; COLLA et al., 2004; PULZ & GROSS,
2004).
16
Para o emprego na elaboração de alimentos, bem como para a extração de
alguma substância de interesse, é necessário primeiramente separar a
biomassa do meio de cultura. O processo de separação envolve uma ou mais
etapas sólido:líquido, como floculação, centrifugação e filtração, por exemplo.
A seguir, a biomassa é desidratada. Para tanto, podem ser empregadas
diversas técnicas, como a secagem ao sol, o “spray-drying” e a liofilização.
Para a extração dos compostos, as células microalgais são rompidas,
empregando métodos de homogeneização, ultra-som, choque osmótico,
solventes e enzimas etc. As substâncias de interesse são então recuperadas
e, na maioria dos casos, sofrem algum processo de purificação, como ultra
filtração, cromatografia ou fracionamento (MOLINA GRIMA, 2004).
Afora as aplicações relacionadas ao emprego das microalgas e dos produtos
extraídos destas na indústria de alimentos, muitos estudos vêm sendo
realizados nos mais diversos campos, tais como: no tratamento de águas
residuais de inúmeros processos industriais, para a detoxificação biológica e
remoção de metais pesados; como bioindicadores, na detecção de nutrientes
(para as microalgas) e substâncias tóxicas (detergentes e efluentes industriais,
herbicidas etc.).
Na agricultura, a biomassa pode ser empregada como biofertilizante do solo.
Além de sintetizar toxinas, as microalgas podem produzir uma gama de
moléculas bioativas com propriedades antibióticas, anticâncer,
antiinflamatórias, antivirais, redutoras do colesterol, enzimáticas e com outras
atividades farmacológicas. Também podem ser empregadas como fonte
primária de alimento para larvas, juvenis e até de adultos de moluscos,
crustáceos e peixes, bem como do zooplâncton, usado como alimento para
crustáceos e peixes (BROWN et al., 1991). Outra função das microalgas na
aqüicultura é proporcionar a melhoria da qualidade da água, através da
absorção de produtos nitrogenados tóxicos (amônia e nitrito) (LAVENS &
SORGELOOS, 1996) e combate a bactérias patogênicas pela produção de
substâncias antibióticas.
17
As microalgas podem ser usadas na mitigação do efeito estufa, pela
assimilação do CO2, resultado do processo de queima dos combustíveis
fósseis e de práticas agrícolas impróprias (as queimadas, por exemplo). Ainda,
possibilitam produção de biocombustíveis (biodiesel, por exemplo).
Por fim, as microalgas são úteis a produção de hidrogênio livre, por biofotólise
na elaboração de um inseticida natural, pela recombinação de uma seqüência
do DNA da bactéria Bacillus thuringiensis var. israelensis (Bti) no genoma de
uma espécie de microalga, consumida pelo mosquito da malária em sua forma
larval (DERNER, 2006).
2.2 Produção de biodiesel
O aumento no preço de mercado das oleaginosas tradicionais usadas na
produção do biocombustível (girassol, soja, palma, milho), inflacionando o setor
alimentar, tornou ainda mais acelerada à busca por outras matérias-primas,
como as microalgas. Apesar das vantagens ambientais e comerciais para o
uso da microalga como matéria-prima na produção do biodiesel, o processo de
transformação desta planta em combustível ainda é muito caro.
A colheita da biomassa das microalgas não segue regime de safras, pode ser
realizada diariamante, pois tem um tempo de geração de poucas horas, o que
permite cultivos contínuos. Não são necessárias áreas aráveis ou água
potável, não competindo, portanto, com a agricultura, animais ou pessoas pela
sua outorga. A biofixação de CO2 é outra característica deste cultivo, tornando
neutro em carbono o biocombustível de óleo das microalgas. Após a colheita e
extração do óleo, os meios de cultura são diretamente reaproveitados ou
reciclados, os resíduos usados na produção de biogás por digestão anaeróbica
e posterior co-geração de energia elétrica, para uso no próprio processo de
cultivo, utilizando-se o CO2 gerado pela combustão do biogás na aquicultura
das próprias microalgas de forma a incrementar seu crescimento. Este
potencial de reaproveitamento pode ser incorporado às outras receitas, como
da comercialização dos biocombustíveis, dos subprodutos da biomassa e da
biodigestão.
18
A configuração para produção de biodiesel pressupõe eficácia do balanço
energético, reciclagem contínua dos meios de cultura, escoamento da
produção e aproveitamento do metano como fonte para produção de energia
elétrica juntamente com os resíduos de biomassa. Sua produção (Fig.1) ocorre
por meio de uma reação química conhecida por Transesterificação (é a reação
de um lipídio com um álcool para formar ésteres e um subproduto, o glicerol ou
glicerina), onde os óleos ou gorduras de origem animal ou vegetal reagem com
o álcool na presença de um catalisador, produzindo dois outros subprodutos, o
glicerol (ou glicerina) e o éster metílico de ácido gordo (óleo vegetal). A
separação de fases é uma etapa importante da produção de biodiesel.
O processo de refino dos produtos decorrentes da sua produção pode ser
tecnicamente difícil e pode elevar substancialmente os custos de produção. A
pureza do biodiesel deve ser alta e de acordo com as especificações. A fase
de fundo contém água e álcool e deve ser submetida a um processo de
evaporação. Os vapores de água e álcool são, a seguir, liquefeitos em um
condensador. Da mesma forma, o álcool residual é recuperado da fase de
topo. Após essa recuperação, o álcool ainda contém água e deve ser
desidratado. Essa desidratação é normalmente feita por destilação. A
desidratação do metanol é bastante simples e fácil de ser conduzida, uma vez
que a volatilidade relativa dos constituintes dessa mistura é muito grande e
inexiste a azeotropia. A desidratação do etanol é mais difícil em razão da
azeotropia, associada à volatilidade relativa não tão acentuada.
A glicerina bruta do processo contém impurezas e se for purificada terá um
valor de mercado muito mais favorável. A purificação da glicerina bruta pode
ser feita por destilação a vácuo, gerando um produto límpido e transparente.
Caso a reação de transesterificação seja incompleta ou caso a purificação seja
insuficiente, o biodiesel produzido pode ficar contaminado com glicerol livre e
retido, triglicerídeos e álcool.
A presença de contaminantes pode ser prejudicial para os motores e para o
meio ambiente. Os ésteres deverão ser lavados por centrifugação e,
posteriormente, desumidificados.
19
Figura 1: Fluxograma do processo de produção de biodiesel (Adaptado de
Lima et al., 2004)
Nos últimos 10 anos, têm sido feitos vários estudos para o desenvolvimento de
métodos para análise do biodiesel, suas impurezas e subprodutos. Esses
estudos incluem a cromatografia gasosa, a separação da fase sólida, a
cromatografia de filme líquido, a cromatografia de líquido de alta precisão, a
refractometria etc. As técnicas de análise necessitam ser precisas, confiáveis,
reproduzíveis, rápidas e simples, e requerer equipamentos disponíveis. A
cromatografia gasosa tem sido o método mais aceito para análise do biodiesel
20
(KNOTHE, 1998) por causa da sua simplicidade e pelo alto nível de precisão.
O biodiesel produzido a partir das microalgas não é muito diferente daquele
produzido a partir dos óleos de plantas oleaginosas, entretanto algumas
vantagens podem ser apontadas. A primeira delas é o rendimento de óleo
extraído das microalgas, que chega a ser 200 vezes maior do que o das outras
plantas, o que possibilita uma redução no custo do produto. Em segundo lugar,
o biodiesel de microalgas, quando utilizado em baixas temperaturas, apresenta
uma melhor adaptação, não é sensível a flocagem.
Os óleos encontrados nas microalgas possuem composição em ácidos graxos
e características físico-químicas e químicas similares aos de óleos vegetais, e
por isto elas podem ser consideradas como potencial matéria-prima para a
produção de biodiesel. Sabe-se que entre os óleos vegetais, a composição em
ácidos graxos varia e, por conseguinte, variam as suas propriedades físico-
químicas (exemplo, a estabilidade à oxidação) o mesmo ocorrerá com o óleo
extraído de diferentes microalgas e de condições variadas de cultivo.
A seleção da matéria prima é a decisão mais importante a ser tomada já que o
custo da mesma representa entre 60 e 80% do custo total de produção do
biodiesel. De 1978 até 1996 o Department of Energy‟s Office of Fuels
Development desenvolveu o Aquatic Species Program – Biodiesel from Algae
no intuito de estudar a produção de biodiesel através de microalgas crescidas
em tanque, com alto teor de lipídios e utilizando CO2 residual de planta de
queima de carvão para a produção de energia. Experimentos evidenciaram a
grande potencialidade do uso de microalgas para a produção de biodiesel.
As grandes motivações para a produção de biodiesel são os benefícios sociais
e ambientais que esse novo combustível pode trazer. Contudo, em razão dos
diferentes níveis de desenvolvimento econômico e social dos países, esses
benefícios devem ter considerados diferentemente.
21
CAPÍTULO III
LEGISLAÇÃO
O objeto social e o modelo societário das empresas que vão dedicar-se ao
mercado de biodiesel devem estar perfeitamente consolidados de acordo com
os objetivos e o lugar que elas ocuparem na cadeia do biodiesel. É preciso
olhar não apenas os impactos fiscais e tributários (onde, por exemplo, a
localização geográfica é fundamental), mas também a estrutura societária.
Em 2005, a população brasileira viu surgir no País o mercado de Biodiesel. A
novidade se tornou possível com a aprovação de duas medidas provisórias
transformadas em lei, após ampla discussão no Congresso. A primeira delas
foi a MP 214/04, que introduziu o Biodiesel na matriz energética brasileira. As
modificações promovidas pelos deputados no texto encaminhado pelo
Executivo resultaram na criação de uma política pública para esse tipo de
combustível. A complementação veio com a MP 227/04, que instituiu um
modelo tributário para o setor.
Atualmente não falta legislação para o uso e produção de biodiesel, tal como a
lei do biodiesel - Lei 11.097/2005 – dispõe sobre a introdução do biodiesel na
matriz energética brasileira, altera as Leis 9.478, de 6 de agosto de 1997;
9.847, de 26 de outubro de 1999; e 30 de dezembro de 2002. A lei permite a
atuação reguladora da Agência Nacional do Petróleo (ANP) sobre o biodiesel.
De acordo com a lei, a ANP passa a se chamar Agência Nacional do Petróleo,
Gás Natural e Biocombustíveis e passa a ter atuação reguladora também
sobre o setor de combustíveis de fontes renováveis.
Na Agenda 21, no capítulo 16 sobre o Gerenciamento Ambientalmente
Saudável da Biotecnologia, recomenda-se prestar atenção sobre como o uso
das biotecnologias poderá afetar a manutenção da integridade ambiental.
A Constituição Federal - Art. 225. “Todos têm direito ao meio ambiente
ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia
qualidade de vida, impondo-se ao poder público e à coletividade o dever de
defendê-lo e preservá-lo para presentes e futuras gerações.” Vem relembrar
22
cada um de nós sob a responsabilidade em nossas atitudes em relação ao
meio ambiente.
Quanto à utilização de microalgas como matéria-prima, a Lei de Crimes
Ambientais afirma que sem a devida permissão, licença ou autorização para o
uso, sempre será passível de pena.
23
CONCLUSÃO
O cultivo de microalgas para a obtenção de biomassa e de seus produtos de
síntese trata-se de uma atividade industrial estabelecida em escala comercial
em alguns países e a produção está a cargo de grandes empresas.
Apesar de ser uma atividade consolidada em outros países, a produção
comercial de microalgas no Brasil tem sido realizada por empresas (localizadas
no litoral de Santa Catarina e de praticamente todos os Estados da Região
Nordeste) que produzem a biomassa e a empregam principalmente na
alimentação de organismos como camarões e moluscos marinhos. Não há
informações da produção em grande escala para a obtenção de biomassa ou
para a extração de compostos bioativos visando a outras aplicações. Somente
existem iniciativas ainda de caráter experimental em diversos centros de
pesquisa e, em geral, trabalhando isoladamente.
Além das substâncias conhecidas, a quantidade de compostos de interesse
comercial que podem ser obtidos das microalgas parece ser imprevisível. Em
nível mundial, o crescente interesse em tecnologias limpas, sustentáveis e
orgânicas, na obtenção de produtos para o consumo humano, demanda uma
contínua busca por espécies e/ou variedades capazes de sintetizar grandes
quantidades de compostos específicos e de como é possível potencializar a
biossíntese destes (condições de cultivo, melhoramento genético etc.).
Igualmente, há a necessidade de pesquisas visando ao desenvolvimento e,
principalmente, ao aperfeiçoamento dos sistemas de produção em escala
comercial, a fim de tornar comercialmente viáveis alguns dos sistemas
conhecidos. Essas pesquisas, por fim, também, se fazem necessárias à
identificação dos produtos que podem ser extraídos das microalgas, da
possível atividade biológica (estudos metabológicos e toxicológicos) e do
desenvolvimento de mercados específicos para estes.
Os atuais esforços e investimentos das empresas estão dirigindo a atenção e
esforços de marketing nas promessas de produzir biodiesel de algas e
24
sistemas de produção. Um grande número de empresas está alegando que
eles estão na vanguarda da tecnologia e vai produzir biodiesel de algas
economicamente nos próximos anos. No entanto a maioria destas empresas
tem limitado conhecimentos técnicos e poucos têm realmente biodiesel feito a
partir de algas. Produção de biodiesel requer o cultivo de algas em larga escala
e sistemas de colheita, com o desafio de reduzir o custo por unidade de área,
mas em grande escala, as condições de crescimento de algas precisa ser
cuidadosamente controlada.
Baseado na revisão de diversos trabalhos pode-se afirmar que as microalgas
já são um ingrediente funcional do futuro.
25
BIBLIOGRAFIA
ABALDE, J. et al. Microalgas: cultivo e aplicaciones. España: Universidade da
Coruña, 1995. 210p. (Monografías n.26).
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29
ANEXO 1
Bacillariophyceae
http://www.vattenkikaren.gu.se/fakta/arter/algae/mikroalg/chaespp/chaespe.html
Chaetoceros spp. Ehrenberg
http://www.nature.com/nature/journal/v456/n7219/full/456179a.html
Phaeodactylum tricornutum Bohlin
http://www.dnr.state.md.us/bay/cblife/algae/diatom/thalassiosira.html
Thalassiosira spp. Cleve
http://www.smhi.se/oceanografi/oce_info_data/plankton_checklist/diatoms
/skeletonema_costatum.htm
Skeletonema costatum Greville
Haptophyceae
http://www.scubla.it/pagine_acquacoltura/Gruppo_C/alghe_pronte_concentrate.php
Isochrysis spp. Parke
Cryptophyceae
http://www.rbgsyd.nsw.gov.au/science/current_research/australian_freshwater
_algae2/algpic/motile_microalgae
Rhodomonas spp. Karsten
30
Chlorophyceae
http://portuguese.alibaba.com/product-tp/chlorella-11270349.html
Chlorella spp.
http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~inouye/ino/g/chl/chl_pic1.html
Dunaliella spp.
http://www.rbgsyd.nsw.gov.au/science/current_research/australian_freshwater
_algae2/algpic/soft_or_firm_colonies
Scenedesmus spp. Bourrely
Prasinophyceae
http://planktonnet.awi.de/sci_images_detail.php?itemid=56242
Tetraselmis spp. Stein
Cyanophyceae
http://www.butbn.cas.cz/ccala/index.php?cb1=Cyanobacteria&page=sr
Arthrospira spp.
http://protist.i.hosei.ac.jp/pdb/images/Prokaryotes/Oscillatoriaceae/
Spirulina_2b.html
Spirulina spp.
31
Chrysophyceae
http://mytylus.com/mytylus_sp/estudis.html
Monochrysis spp. Skuja
32
ÍNDICE
FOLHA DE ROSTO 2
AGRADECIMENTO 3
DEDICATÓRIA 4
RESUMO 5
METODOLOGIA 6
SUMÁRIO 7
INTRODUÇÃO 8
CAPÍTULO I
CONCEITOS 11
1.1 - Biotecnologia 11
1.2 – Microalgas 11
1.2.1 – Crescimento das Microalgas 13
CAPÍTULO II
APLICAÇÕES EPRODUTOS 15
2.1. – Importância e Tipos de aplicação 15
2.2 – Produção de Biodiesel 17
CAPÍTULO III
LEGISLAÇÃO 21
CONCLUSÃO 23
BIBLIOGRAFIA 25
ANEXO 29
ÍNDICE 32
