Coloboração: Dr. John Kyndt – Head-Cientista do Programa de Energia Renovável do Advance Energy Creations Lab e Dr. Aecio D’Silva.
O cultivo industrial de algas como um importante setor do Aquabusiness permite a produção de vários produtos, incluindo alimentos, fertilizantes, algal-químicos, suplementos nutritivos, produtos farmacêuticos e bio-combustíveis aquícolas.
Na realidade o potencial aquabusiness do cultivo de algas para obtenção de tudo que consiguimos hoje com petróleo, está cada vez mais presente no nosso dia-a-dia.
Senão vejamos: cerca de 95% de todos os produtos químicos que usamos no nosso cotidiano tem origem na petroquímica de combustíveis fósseis, e a maioria destes pode ser rastreada para apenas a sete módulos ou derivados básicos: metanol, eteno, propeno, butadieno, benzeno, tolueno e xileno.
Estes sete blocos básicos de matéria-prima começam essencialmente ou têm o petróleo como um ponto de partida para tudo que vem depois. É claro que a nossa sociedade na sua forma atual é fortemente dependente do petróleo bruto.
Como mostramos em artigos anteriores, a alga pode fornecer tudo que o óleo fóssil nos proporciona. Pois o petróleo nada mais, nada menos do que algas que passaram por um processo longo de exposição a altas temperaturas e pressões no interior da Terra.
Contudo o suporte tecnológico de laborátorios especializados em pesquisa e desenvolvimento é crucial para o sucesso desta forma de aquabusiness baseados em algas.
Como na área do petrobusiness, estamos lidando com um campo técnico-científico altamente demandante de conhecimento e constante inovação de ponta.
Seja qual for o produto alvo, se alguem estar planejando iniciar um aquabusiness com produção comercial de algas além da necessidade de ter um forte suporte tecnológico, vai enfrentar de cara o desafio de escalar o sistema de produção (de lab para projeto piloto e/ou larga escala) e, inevitavelmente, terá a frente o dilema ou decisão a tomar de cultivar algas em tanques abertos ou sistemas fechados.
Cultivo de Algas em Sistemas Abertos
Sistemas abertos são as formas mais “naturais” de cultivar as algas e é a opção preferida atualmente em projetos comerciais, devido ao seu baixo custo.
Embora a tecnologia aberta em tanques foi inventada no início da década de 1940, diversas variações sobre o conceito básico foram acrescentadas.
Os projetos ou designs variam de tanques circulares a raceways ovais que usam aeradores de paletas (paddle wheel) para circular a massa dágua…
As principais vantagens sobre os sistemas fechados podem em linhas gerais ser resumidas e citadas como:
- – Projeto simples e baratos
- – Relativa fácil manutenção
- – Custo eficiente de operação
No entanto certas limitações evitam que esta tecnologia seja implementadas para determinadas aplicações, tais como:
- – Alto risco de contaminação (competição entre algas ou outros herbívoros dominarem o sistema)
- – Controle de temperatura, pH e nutrientes pode ser mais complicado, dado que o sistema está mais exposto a mudanças ambientais
- – Uma grande penetração de luz é necessária, pois somente os primeiros 10 centímetros da superfície geralmente tem bastante luz com iluminação eficiente para conversão de energia (fotossíntese)
- – Dependendo do região ou localização geográfica do projeto, a taxa de evaporação pode ser relativamente alta
A produção de biomassa obtida a partir de qualquer sistema de cultivo é geralmente dada em gramas por unidade de superfície (m2) ou volume (m3) por dia. Os números mais otimistas para os sistemas de lagoa aberta atualmente ficam em torno de 25-30 g/m2/dia.
Cultivo de Algas em Sistemas Fechados – Fotobioreatores (PBR’s)
Os sistemas fechados são geralmente referidos como fotobiorreatores (PBR) e podem ser instalados no interior ou no exterior. Muitas vezes, estes sistemas são colocados dentro de estufas para reduzir o custo da iluminação.
A grande vantagem do uso destes sistemas é o aumento da área superficial para um volume de determinada cultura. Isso significa maior exposição à luz e normalmente resulta em maior produção de biomassa.
Vários novos designs criativos foram inventados nos últimos dois anos, principalmente com o objetivo de aumentar a exposição à luz por unidade de volume. Os modelos mais comuns variam entre o uso de colunas tubulares ou painéis móveis clara para sacos flexíveis, mas há alguns projetos mais futuristos como biodomes e até mesmo sacos flutuando sobre as águas do oceano.
A produção de biomassa para sistemas fechados estão atualmente em torno de 50 g/m2/dia, que é de 40-50% superior a de sistemas de tanques abertos.
As principais vantagens de sistemas fechados são:
- – Menor risco de contaminação
- – Fácil mistura que melhora a transferência de massa
- – Fácil controle de temperatura, pH e níveis de nutrientes.
No entanto, antes de correr para construir o seu próprio sonhado, potencialmente patenteável PBR , tenha em mente que o alto custo de instalação e operação é geralmente o que mantém esses sistemas de serem competitivos.
Quando estamos falando em cultivar algas para aplicações comerciais em aquabusiness, é bom sempre lembrar que vamos lidar na ordem crescente de milhares de milhões de galões, especialmente quando destinado à produção de biocombustíveis.
A realidade atual é que não há um único sistema de cultivo que se adapta a todas as necessidades. Quando tiver que decidir e selecionar um sistema de produção, as questões que devem ser levantadas são:
- O sistema se adapta ao seu produto alvo,
- Qual é a aplicação que vai ser dada a biomassa
- Como poderá ser escalado e
- Qual é a sua localização geográfica.
Todos estas questões terão grande influência na escolha do sistema. No entanto, muitos estudos e pesquisas estão em andamentio pressionando nossos cientistas e engenheiros a ser criativos para desenvolver custo-eficiente “próxima geração” sistemas de cultivo, por exemplo sob a forma de sistemas híbridos.
Uma última observação é que qualquer que seja o produto alvo a base de algas, o método de cultivo é apenas um aspecto a ser considerado. Precisamente, você deve levar em conta toda a cadeia ou ciclo de produção.
Isso inclui a seleção de linhagens, o rendimento do produto a partir da biomassa, extração dos produtos, a contaminação química, estabilidade do produto e a conversibilidade.
Melhorias em qualquer um desses setores poderiam ter um impacto significativo sobre a viabilidade econômica do processo global de produção.
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