Algas para Biocombustíveis – Por: Dr. John Kyndt (Cientista Chefe do Programa de Energia Renovável em MT – Advanced Energy Creations Lab) e Dr. Aécio D’Silva, CEO, Moura Technologies.
Algas para Biocombustíveis – Cultivo de algas é fácil, será que é mesmo? Vamos ver. Experimente deixar sua piscina ou tanque por um par de dias com bastante sol e, logo, logo, algumas algas começarão a aparecer e crescer e crescer.
Você provavelmente vai ter uma quantidade razoável de biomassa algal lhe esperando ou muito mais do que aquilo que você desejaria limpar.
Olhando para sua piscina ou tanque, você pode imaginar que cultivar algas é uma moleza. Ah! Meu amigo como a história é diferente!
Manter uma cultura saudável de algas para biocombustíveis aquícolas em seu máximo de produtividade não é tão simples como se imaginava inicialmente. Do ponto de vista bioquímico, você realmente precisa otimizar uma longa lista de produtos químicos (nutrientes) para manter “feliz” a sua cultura algal.
Além de luz suficiente conjuntamente com temperatura e pH ótimos, as algas necessitam de carbono, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, ferro, magnésio, e uma longa lista de traços de minerais na água ou mídia de cultura.
Os três principais nutrientes são essencialmente carbono (C), nitrogênio (n) e fósforo (P). Na maior parte dos sistemas estes são suficientes para iniciar o cultivo e não há necessidade de suplementação de outros nutrientes.
No entanto uma vez que a cultura esteja crescendo saudável e “florescente” esses minerais precisam ser cuidadosamente monitorizados e otimizados qualquer que seja o sistema de cultivo.
Algas para Biocombustíveis: Menos Input = Menos Custos
Geralmente temos uma ideia aproximada de quanto é necessário de cada nutriente para o crescimento das algas para biocombustíveis.
Contudo, se você perguntar à maioria dos produtores de algas para biocombustíveis se otimizam suas mídias de cultura (analise: custo versus produção de biomassa), você vai descobrir que a maioria deles não tem dedicado o devido tempo e investimento para analisar esta importante relação.
No entanto este é um fator muito importante e pode cortar significativamente seus custos e economizar uma quantidade importante de insumos na forma de fertilizantes, principalmente na produção em grande escala.
Na prática, a maioria dos produtores tem analisado o custo de seus inputs de carbono (por exemplo, CO2), mas raramente consideram ou levam em conta que existe uma relação ótima de nitrogênio (n) e fósforo (P) que é espécie dependente e que precisa ser otimizada.
Algas para Biocombustíveis: Reciclar N e P: Uma Necessidade, Não uma Opção.
Quando as algas são cultivadas para a produção de biocombustíveis há um fator importante a ser considerado relativo ao input de nutrientes. É bom ter em mente que no final da história, carbono é o que realmente acaba em seu produto. Como sabemos, os lipídios (óleo) são essencialmente composto de átomos de carbono, oxigênio e hidrogênio.
Nitrogênio (n) e fósforo (P) são usados na síntese da máquina celular (proteínas e DNA) permitindo que as algas cresçam e sintetizem os lipídios, mas tanto N como P acabam como parte da biomassa que sobra após a extração dos lipídios.
Basicamente N e P podem ser vistos como catalisadores que podem ser recuperados depois dos lipídios serem extraídos (LEA).
Cálculos teóricos mostram que, se não implementarmos modos eficientes de reciclar N e P simplesmente, não há suficiente adubo no planeta para produzir algas (ou para produção de outros biocombustíveis) em larga escala visando uma total substituição do petróleo fóssil.
A reciclagem ou reutilização do N e P tem sido promovida por nosso grupo e muitos outros como uma “parte natural” do processo de cultivo de algas em grande escala. Entretanto, temos de levar em conta que reciclagem vem com um preço ou custo.
Este custo é muitas vezes esquecido, subestimado ou desconhecido. Muitos acham que tudo virá “free” sem nenhum custo adicional. Isto não é verdade.
Em outras palavras, dependendo do seu processo de extração, é importante considerar que forma química de N e P é produzida. Se é uma forma que pode ser reutilizada diretamente pelas algas, ou se há necessidade de uma adicional “conversão”.
Águas residuais são boas fontes de nutrientes para cultivo de algas que podem reduzir significativamente o custo de operação dos sistemas de produção.
Um cuidado que se deve ter com o esgoto é a presença de substratos orgânicos que poderiam levar a um maior risco de contaminação das algas por bactérias heterotróficas.
Como postamos aqui antes, dependendo da fonte de águas residuais, também pode haver a necessidade de uma etapa alternativa de purificação primária destas águas antes de ser usadas nos sistemas de cultivo.
Esta etapa alternativa de purificação precisa ser considerada na análise do ciclo de vida global do projeto.
Algas para Biocombustíveis – Lições da Natureza
Reciclagem de nutrientes não é um conceito novo. Em ecossistemas naturais todos os nutrientes são essencialmente reciclados no que é conhecido como o ciclo biogeoquímico da vida.
Os produtos químicos são reciclados, embora em alguns ciclos pode haver reservas físicas (chamados de reservatórios), onde os produtos químicos podem permanecer por muitos anos/milênios antes de serem reutilizados.
Muitas vezes estes anos/milênios é o tempo que leva para acontecer uma conversão natural para uma forma química utilizável. Um exemplo clássico, é que acontece com as algas soterradas que submetidas a altas temperaturas e pressões se transformam em óleo fóssil no tempo geológico.
O fator-chave nesses processos naturais é o tempo requerido. Acontece que a indústria de biocombustíveis aquícolas não dispõe de tanto tempo e precisa desenvolver design inteligentes, verdes e sustentáveis para acelerar este processo de reciclagem.
Uma tecnologia que promovemos é a implementação de sistemas Integrados Aquafuelsponics aplicando o que aprendemos da natureza e otimizando o processo de reciclagem de nutrientes. Este design inteligente torna bioquimicamente viável reutilizar N e P diretamente em sistemas de cultivo de algas.
AquaFuelsPonics = Aquicultura + Biocombustíveis + Hidroponia
Sistemas AquaFuelsPonics ou apenas FuelsPonics permitem produzir alimentos saudáveis como também matérias-primas de biocombustíveis aquícolas.
É a integração sinergética da produção de peixes (normalmente de tilápia), biofertilizantes, plantas hidropônicas (vegetais e outros produtos), biogás e algas para biocombustíveis (sistemas de larga escala) em um ambiente controlado, onde a água é continuamente reciclada e recirculada.
Esta é uma abordagem que poderia ajudar os produtores de algas para biocombustíveis olharem para o quadro geral (visão sistêmica) pensando fora do convencional aplicando uma solução sustentável. No entanto, alguns refinos precisam ser feitos para que estas e outras abordagens atuais sejam aplicadas em larga escala.
Fonte: http://algaeforbiofuels.com/growing-algae-nutrient-optimization/
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