Rompimento celular, liofilização e extração de biomoléculas da biomassa da microalga Tetradesmus obliquus: uma abordagem teórica | Cell disruption, lyophilization, and biocompound extraction of the microalgae Tetradesmus obliquus biomass: a theoretical approach

As microalgas são um grupo heterogêneo de organismo unicelulares fotossintetizantes encontrados nos mais diversos ecossistemas aquáticos, incluindo oceanos, lagoas, rios, poças de água e águas residuárias. As microalgas podem ser utilizadas como fonte de proteínas, pigmentos, carboidratos, lipídeos com inúmeras aplicações nutracêuticas, farmacológicas, alimentícias e na matriz energética para a produção de biocombustíveis, como biodiesel, etanol, metano, hidrogênio e bio-óleo. Entretanto, o acesso integral aos metabólitos microalgais pode ser dificultado pela localização no interior das células e pela presença da parede celular que é estruturalmente diversificada. Por essa razão se faz necessário o uso da operação unitária de rompimento celular, cujo objetivo é a ruptura da parede celular para permitir que o solvente e os metabólitos de interesse entrem em contato íntimo. O uso combinado das operações de rompimento celular e de secagem da biomassa tem por objetivo preparar a biomassa para a posterior extração dos metabólitos intracelulares. Estas duas operações unitárias compõem a primeira etapa do downstream processing da cadeia produtiva de derivados microalgais. Assim, no presente trabalho foi apresentada: (1) uma revisão de literatura acerca do rompimento celular de microalgas; e (2) uma abordagem teórica das operações de rompimento, secagem e extração de metabólitos da biomassa da microalga Tetradesmus obliquus. A abordagem teórica abordou os balanços de massa referentes à extração de biocompostos da biomassa rompida e do rendimento das operações unitárias em quatro diferentes rotas metabólicas. A biomassa rompida foi avaliada em duas condições: úmida e seca. Palavras-chave: Microalgas. Homogeneização. Liofilização. Rompimento celular. Extração.

Microalgae are heterogeneous micro-groups of photosynthetic unicellular organisms found in the most diverse ecosystems, lagoons, and wastewater, including water, rivers, and wastewater oceans. Microalgae can be used as a source of proteins, pigments, carbohydrates, and lipids with numerous nutraceutical and food applications and in the energy matrix to produce biofuels, such as biodiesel, ethanol, methane, hydrogen, and bio-oil. However, full access to these biocompounds can be hampered by the structurally diverse and thick cell wall. For this reason, it is necessary to use cell disruption to allow intimate contact between the solvent and the target metabolite. The integrated use of cell disruption and biomass drying operations aims to prepare the biomass for the subsequent extraction of intracellular metabolites. These two unit operations compose the first stage of the downstream processing of the microalgal production chain. Thus, in the present work, it was studied: (1) a review of the literature on the cellular disruption of microalgae and (2) a theoretical approach to the operations of disruption, drying, and extraction of the biomass of the microalgae Tetradesmus obliquus. The theoretical approach deals with the mass balances referring to wet and dry biomass and the efficiency of unit operations in four different metabolic pathways. Keywords: Microalgae. Homogenization. Lyophilization. Cell rupture. Extraction.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES