Cultivo heterotrófico axênico de Chlorella vulgaris

Orientador: Telma Teixeira Franco Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química. Resumo: Rotas heterotróficas a partir de microalgas apresentam ganhos significativos de produtividade em biomassa quando comparadas aos sistemas fotossintéticos convencionais, estando a glicose e o acetato entre as fontes de carbono mais comuns desse tipo de cultivo. Neste contexto, o objetivo do presente estudo foi desenvolver cultivos heterotróficos axênicos para a microalga Chlorella vulgaris, utilizando a glicose e o acetato de sódio como fontes de carbono exógeno, avaliando o efeito de inibição por substrato, bem como a modelagem dos perfis de crescimento de biomassa e consumo de substrato. A influência da concentração inicial de substrato na produção de biomassa pela C. vulgaris foi investigada, sendo obtidas cinéticas de crescimento do microrganismo submetido a concentrações iniciais de glicose entre 2 e 100 g.L-1, e de acetato de sódio, entre 2 e 20 g.L-1. Foi verificado que a concentração inicial de substrato influenciou significativamente o rendimento celular final, e que apesar dos dois substratos avaliados terem se mostrado fontes de carbono adequadas, a utilização de maiores concentrações iniciais, 100 g.L-1 e 20 g.L-1 de glicose e acetato de sódio, respectivamente, acarretaram na inibição do crescimento da C. vulgaris. Os modelos matemáticos testados representaram adequadamente a cinética de inibição, sendo que os resultados indicaram que a concentração ótima de glicose para o cultivo heterotrófico da C. vulgaris foi 5,8 ± 0,3 g.L-1 e de acetato de sódio foi 3,5 ± 0,2 g.L-1. Os resultados evidenciaram ainda que os procedimentos adotados no controle da contaminação foram efetivos para a manutenção da axenia dos cultivos. Pela comparação do desempenho cinético, foi constatada uma superioridade (maior que 50%) da glicose como substrato em comparação com o acetato de sódio. E no estudo de aumento de produtividade de biomassa para cultivos com acetato, foi obtido um aumento de 70% neste parâmetro com a batelada alimentada, e uma concentração final de biomassa 2,5 vezes maior do que a melhor concentração celular alcançada em shaker Abstract: Heterotrophic microalgal routes show significant productivity gains in biomass when compared with the conventional photosynthetic systems, being glucose and acetate among the most common carbon sources such in this kind of cultivation. In this context the objective of this study was to develop axenic cultures for heterotrophic microalgae Chlorella vulgaris using glucose and sodium acetate as exogenous carbon sources, evaluating the effect of substrate inhibition, as well as the modeling of the biomass growth profiles and substrate consumption. The influence of the initial substrate concentration in the biomass production by C. vulgaris was investigated, being obtained kinetics growth of the microorganism subjected to initial glucose concentrations between 2 and 100 g/L-1, and sodium acetate between 2 and 20 g/L-1. It was found that the initial substrate concentration significantly affected the final cell yield and that although the two have been shown to be tested substrates carbon sources suitable, the use of larger initial concentrations of 100 and 20 g.L-1 of glucose and sodium acetate, respectively, resulted in inhibiting the growth of C. vulgaris. The mathematical models tested represented adequately the kinetics of inhibition, and the results indicated that the optimum concentration of glucose to heterotrophic cultivation of C. vulgaris is 5,8 ± 0,3 g.L-1 and for the sodium acetate this value is 3,5 ± 0,2 g.L-1. The results showed also that the procedures used in contamination control have been effective for the maintenance of the axenic of crops. By comparing the performance, kinetic superiority was observed (more than 50%) for the systems using glucose as substrate in comparison with the systems using sodium acetate. Finally, in the study of increasing of productivity of biomass for crops with acetate, was obtained a 70% increase in this parameter with the fed batch operation, and a final biomass concentration 2.5 times greater than the best cell concentration achieved in shake flasks Mestrado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestra em Engenharia Química