Algas

Gases de Combustão para Cultivo de Algas: Maldição ou Bênção?

Coloboração: Dr. John Kyndt – Head do Programa de Energia Renovável do Advance Energy Creations Lab e Dr. Aecio D’Silva

Gás de Combustão (clique para ampliar)

Apenas alguns anos passados quando as algas resurgiram como um grande potencial para solução da emergente crise energética, acreditava-se que o uso de gases de combustão das centrais eléctricas ou outras indústrias seria a principal fonte de CO2 para o cultivo de algas em larga escala.

Este uso não é um conceito ruim pois esta é uma fonte barata e abundante de carbono ajudando a baixar o custo dos combustíveis derivados de algas.

Várias propostas foram apresentadas para co-localizar fazendas de algas juntas, por exemplo, a centrais a carvão fazendo com que os gases de combustão não necessitassem ser transportados à longas distâncias.

Isso soa como uma grande idéia, mas é realmente viável em larga escala?

A proporção que estudos e investigações foram realizadas em pequena escala, tornou-se claro que o uso de gás de combustão tem alguns desafios que precisam ser superados para ser usado na produção de algas em larga escala.

Uma das preocupações é que o gás de combustão contém uma certa percentagem de poluentes como material particulado, monóxido de carbono, óxidos de azoto (NOx) e óxidos de enxofre (SOx). Os contaminantes são dependentes do material que foi queimado.

Uma questão crítica é a tolerância das algas para SOx e NOx. Esses gases são tóxicos para o crescimento de algas em concentrações elevadas. Pesquisa mostraram que as algas são mais sensíveis ao SO2, com um efeito significativo sobre o crescimento  em índices acima de 50-60 ppm (partes por milhão).

Os níveis de toxicidade são dependentes da espécie e manter o pH como um buffer parece que ajuda as algas tolerarem e crescerem em níveis mais altos de toxicidade.

Poluentes como o NOx é o principal responsável pelo problema da acidificação. Em contato com a água transformam-se em ácidos sulfúrico e nítrico, os quais dissolvidos na chuva e na neve atingem o solo sob a forma de sulfatos (SO42-), nitratos (NO3-) e ions de Hidrogênio (H+) – deposição húmida ou chuva ácida.

Os óxidos de azoto provenientes da combustão são o monóxido de azoto e o dióxido de azoto, formando-se também algum óxido nitroso. Estes compostos formam-se por combinação dos átomos de azoto e de oxigénio da atmosfera, em condições de alta temperatura e alta pressão, existentes nos motores dos automóveis.

À saída do tubo de escape, o principal óxido de azoto existente é o NO. No entanto, este combina-se rapidamente com o oxigénio atmosférico, transformando-se em NO2.

Os óxidos de azoto contribuem para a formação das chuvas ácidas e do smog, e alguns deles, como o dióxido de azoto, podem causar irritações nos pulmões, e diminuir a resistência às infecções respiratórias como a gripe. A população mais susceptível de sofrer com estes poluentes são as crianças e os doentes com asma, enfisema, bronquite crónicas ou outras doenças respiratórias.

Os óxidos de enxofre são também tóxicos para as algass, especialmente quando actuam conjuntamente com o dióxido de enxofre e com o ozono (efeito sinergético).

NO pode geralmente ser tolerado até 100 ppm, contudo dependendo da espécie, maiores concentrações são bem suportadas. A densidade de células de algas também é importante. Se uma contínua cultura pode ser mantida com alta densidade, os altos índices dos poluentes podem ser bem manejados.
 
 Desde que a lei de Air Limpo (Clean Air Act) foi amendado em 1990, normas rígidas foram estabelecidas nos EUA para os níveis de SO2 que podem estar presentes em escapamentos industriais. Isso tem obrigado as indústrias a limpar os seus gases de combustão com uma série de caros processos químicos e depuradores, que removem os poluentes.

Em geral, as modernas unidades de dessulfuração (FGD’s)  do gás de combustão podem reduzir os níveis de SOx para cerca de 70 ppm. Algumas das linhagens de algas mais tolerantes podem suportar esta concentração, mas ainda não é suficientemente para o uso desta gás no cultivo de algas generalizado de algas.

 Atualmente, as técnicas de dessulfuração estão sendo expandidas também para remoção de metais tóxicos como o mercúrio presentes no gás de combustão.

Empregando sistemas avançados de biotecnologia e bioengenharia estamos trabalhando atualmente com selecionadas espécies de algas no processo de adaptação de linhagens que possam tolerar altas concentrações dos poluentes nos gases de combustão.

Esse adaptação reduzirá a necessidade de adicionais sistemas de limpeza dos gases de combustão que são muito dispendiosos e fariam o uso do gás de combustão custo proibitivo no cultivo de algas.

Outro fator importante no crescimento de algas usando gás de combustão é que atualmente elas já não são apenas pesquisadas para produção de biocombustíveis aquícolas, mas os estudos estão concentrando-se também em usá-las como um método de seqüestro de carbono (captura e armazenamento de longo prazo de CO2).

 Na tentativa de mitigar e controlar o famoso “aquecimento global”, tem havido um grande interesse e investimento em métodos eficientes para seqüestro de carbono. Algas (e outras plantas) ocupam CO2 como parte de seu metabolismo normal gerando oxigênio no processo.

Se tivermos sucesso em adaptar algas para tolerar maiores concentrações de gases de combustão e os gases de efeito estufa são capturados enquanto valiosa biomassa é gerada, teremos criado uma solução mais viável para um futuro mais verde e sustentável.

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