Influência dos elementos climáticos e tipologia em fotobiorreatores microalgais | Influence of climate elements and typology on microalgal photobioreactors

Commercial scale microalgae cultivation systems are carried out outdoors, so it is extremely necessary to highlight the role of the local climate in the performance of microalgae biotechnological processes. Thus, the identification of locations with suitable climates for the large-scale implementation of microalgae-based processes has become a hot spot, as it is associated with the development of process techniques and economic issues. In this sense, the objective of the present work was to simulate the effect of geographic position and local climate on the performance of photobioreactors in the subtropical climate zone (25 to 35° N and S) and in the mid-latitude zone (35 to 55 °N and S) of the world. The study focused on simulation climatic elements (day length, solar irradiance and temperature) and seasons of 11 climate types distributed in 15 geographic locations. Subsequently, the behavior of Scenedesmus obliquus CPCC05 on the production of biomass, lipids and fatty acids was evaluated. The results showed that the subtropical zone presented the best cultivation conditions, where the hot desert climate (BWh) presented the best conditions, in terms of biomass and lipid production, in an annual scenario. The highest average annual biomass yields (0.210 g-1 d-1) and annual averages of lipids (0.037 g L-1 d-1) were recorded in the municipality of Hermosillo-MÉX. In this way, productivity keeps growing throughout the year and so they can be harvested simultaneously, without the need for an inter-harvest period. Therefore, considering that only highly productive cultivation facilities are potentially viable, it is essential to design specific sites for the implementation of microalgae-based processing facilities.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Os sistemas de cultivo de microalgas em escala comercial são realizados ao ar livre, por isso é extremamente necessário destacar o papel do clima local no desempenho dos processos biotecnológicos das microalgas. Assim, a identificação de locais com climas adequados para a implantação em larga escala de processos baseados em microalgas tornou-se um ponto quente, pois está associada ao desenvolvimento de técnicas de processo e questões econômicas. Nesse sentido, o objetivo do presente trabalho foi simular o efeito da posição geográfica e do clima local sobre o desempenho de fotobiorreatores na zona de clima subtropical (25 a 35° N e S) e na zona de latitude média (35 a 55° N e S) do mundo. O estudo se concentrou-se na simulação de elementos climáticos (duração do dia, irradiância solar e temperatura) e estações do ano de 11 tipos de clima distribuídos em 15 localizações geográficas. Posteriormente, foi avaliado o comportamento de Scenedesmus obliquus CPCC05 sobre a produção de biomassa, lipídios e ácidos graxos. Os resultados mostraram que a zona subtropical apresentou as melhores condições de cultivo, onde o clima desértico quente (BWh) apresentou as melhores condições, em termos de biomassa e produção de lipídios, em um panorama anual. Os maiores rendimentos médios anuais de biomassa (0,210 g-1 d -1) e médias anuais de lipídios (0,037 g L-1 d-1) foram registrados no município de Hermosillo-MEX. Dessa forma, é possível obter alta produtividade de biomassa e de lipídios ao longo de todo ano e pode ser realizada a colheita simultaneamente, sem a necessidade de um período de entressafra. Considerando que apenas instalações de cultivo altamente produtivas são potencialmente viáveis, os dados obtidos são de extrema relevância para a projeção de instalações de processamento à base de microalgas em locais específicos.