Desempenho energético e tratamento de água residuária em um fotobiorreator contínuo iluminado artificialmente.

Abstract

As microalgas podem ser cultivadas em fotobiorreatores abertos, tais como em lagoas de alta taxa (LAT) ou em fotobiorreatores fechados. Nesses sistemas, o cultivo das microalgas pode ocorrer em águas residuárias, visando obter a biomassa, concomitantemente, usada para o tratamento da mesma. Nos fotobiorreatores, a intensidade da radiação solar afeta seu funcionamento, por outro lado, esses sistemas também podem ser iluminados com luz artificial que tem a vantagem de permitir a seleção dos comprimentos de onda que promovem melhor produtividade de microalgas e até mesmo maior eficiência de remoção de um determinado poluente. O objetivo deste estudo foi investigar o uso de um fotobiorreator aberto simulando o funcionamento de uma LAT para o tratamento de água residuária sintética, além de avaliar o desempenho energético em função da iluminação artificial. A iluminação foi realizada por meio de Diodos Emissores de Luz (LEDs) na combinação dos comprimentos de onda da luz vermelha e azul. A intensidade luminosa utilizada foi de 815 μE.m-2.s-1. A LAT, sob volume útil de 20 L, foi operada em regime contínuo, na vazão de 2,88 L.dia-1 e tempo de detenção hidráulica (TDH) de 7 dias. Utilizou-se um termostato para controlar variações de temperatura, que obteve o valor médio de 26,1 ± 1,4 °C. Para o monitoramento da LAT, foram analisadas diariamente as variáveis pH, OD e temperatura. A amostra utilizada como inóculo de microalgas era composta, predominantemente, pelo gênero Chlorella sp, e o crescimento da cultura mista de microalgas da LAT foi verificado por meio da determinação da variável clorofila a e dos sólidos suspensos voláteis (SSV). Analisou-se também a remoção de matéria orgânica carbonácea, P e N para inferir sobre a eficiência do tratamento da água residuária. Determinou-se o valor médio de SSV igual a 264,5,1 ± 73,6 mg.L-1 e o maior valor de clorofila a foi de 2,54 ± 0,10 mg.L-1. A produtividade de biomassa de microalgas foi igual a 6,80 ± 1,9 g.d-1.m-2, e a produção líquida de oxigênio de 0,83 g.L-1. Nestas condições, bem como com relação às variáveis T e pH, o sistema apresentou estabilidade e eficiência na remoção de matéria orgânica, sendo 90,3 ± 1,7% de remoção, valor este dentro do limite estabelecido pela legislação vigente. Por outro lado, o sistema não foi eficiente na remoção de nitrogênio (N) e fósforo (P). Considera-se que a intensidade luminosa utilizada foi elevada, uma vez que os indicadores de consumo de energia de LED apresentaram grandes valores.