Resumo: O aquecimento global é um dos mais sérios problemas ambientais da atualidade, gerando uma crescente preocupação com o meio ambiente. Dentre as possíveis formas de redução da concentração de dióxido de carbono, um dos causadores desse fenômeno, está a fixação biológica de CO2 podendo ocorrer em fotobiorreatores alimentados com culturas de cianobactérias. Nesse sentido, através de uma colaboração com a refinaria de Paulínia, o estudo teve por objetivos avaliar o potencial dos efluentes líquidos da indústria petroquímica como meio de cultivo da cianobactéria Aphanothece microscópica Nägeli e determinar modelos de crescimento celular e consumo de dióxido de carbono. Os testes envolveram diferentes diluições do efluente líquido em água destilada (0, 25, 50, 75 e 100%) e diferentes suplementações de sais de BGN no efluente líquido (0, 25, 50, 75 e 100%), visando avaliar o crescimento celular do microorganismo. Os resultados demonstraram que a limitação de nutrientes no efluente afetava significativamente os resultados de aumento celular necessitando da adição de 25% sais. Esses dados também foram analisados em função de modelos de crescimento (Gompertz, Gompertz Modificado, Logístico, Morgan, Baranyi) sendo o melhor ajuste encontrado com o modelo Gompertz Modificado. Também foram simulados valores de produtividade em função de cultivo em regime contínuo revelando máxima produtividade aproximada de 1,41kgbiomassa/Lreator em 1000h de operação com uma fixação de 2,61kgCO2/Lreator. O consumo de dióxido de carbono foi avaliado em experimentos realizados apenas com meio BGN e tiveram como finalidade avaliar parâmetros como taxa máxima de consumo de CO2, constante de saturação da biomassa e constante de inibição, sendo aplicados modelos de consumo de substrato (Webb, Aiva, Yano & Koga, Andrews, Chen e Ierusalinsky) para analisar os resultados e definir a condição de melhor concentração de biomassa para promover uma elevada fixação biológica de CO2. O modelo de Andrews foi escolhido para representar esse processo de consumo de CO2 pela facilidade no uso e significado físico de seus parâmetros indicando a possibilidade de se obter 3,00gbiomassa.L-1.h-1 e máxima taxa de retenção de CO2 na forma de biomassa de 2,67gCO2.L-1.h-1 mostrando a potencialidade de uso desse sistema em processos de fixação biológica de dióxido de carbono.

Abstract: Actually, global warming is one of the most serious environmental problems in the planet, because of it, the concerns with the environment have increased. Among the possible ways to reduce atmospheric carbon dioxide concentrations, one of the responsible for this phenomenon, is the biological fixation of CO2, which can occur in photobioreactor feed with cyanobacteria cultures. Accordingly, through collaboration with Paulinia's refinery, this study had the objective to evaluate the petroleum industry wastewater as a culture medium to cyanobacteria Aphanothece microscopica Nägeli and to determine growth and CO2 consumption models. The tests involved different dilutions of wastewater in ditilled water (0, 25, 50, 75 e 100%) e different supplementation of salts of BGN (0, 25, 50, 75 e 100%), to evaluate the development of the microorganism. The results showed that the nutrients limitation in the wastewater significantly affected cell growth requiring addition of 25% salts. These data were also analyzed in terms of growth models (Gompertz, modified Gompertz, Logistic, Morgan, Baranyi) and de better fit was found with the modified Gompertz model. Continuous cultivations was simulated and revealed a maximum productivity about of 1.41 kgbiomass / Lreactor at 1000h of operation with a setting of 2.61 kgCO2/Lreactor. The consumption of carbon dioxide was evaluated in experiments realized with BGN and have the objective of measure parameters such as maximum rate of CO2 consumption, biomass saturation constant and inhibition constant, been applied substrate consumption models (Webb, Aiva, Yano & Koga, Andrews, Chen and Ierusalinsky) to analyze the results and define the position of better concentration of biomass to promote a high biological fixation of CO2. The model of Andrews was chosen to represent this process of consumption of CO2 by the ease of use and physical meaning of its parameters indicating the possibility of obtaining 3.00 gbiomass.L-1.h-1 and the retention rate of 2.67 gCO2.L-1.h-1 showing the potential use of this system in processes of biological fixation of carbon dioxide.

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica

Desenvolvimento de Processos Químicos

Orientador: Telma Teixeira Franco

Mestre em Engenharia Química

Mestrado