Racionalização de energia na secagem da microalga Scenedesmus obliquus cultivada em tanques abertos

Abstract

A biomassa de microalga Scenedesmus obliquus BR003 obtida em tanques abertos tipo raceway pode ser usada na produção de biocombustíveis e seus coprodutos na alimentação, mas em seu armazenamento e processamento necessita-se da remoção de água, evitando a proliferação de microrganismos indesejáveis e diminuindo seu volume. A remoção da água pode ser feita através da floculação, filtração e centrifugação, necessitando ainda da secagem do produto, porém é um método com alto gasto energético, sendo necessário o conhecimento do processo para a racionalização a energia gasta, com esse objetivo foi feito modelagem para as curvas de secagem da biomassa da microalga Scenedesmus obliquus, com os modelos matemáticos de Lewis, Page, Henderson e Pabis, Midilli, Midilli modificado e aproximação da difusão, com o teor de água inicial de 99,31; 95,65 e 87,48% nas temperaturas de 45, 55, 65 e 75 °C, e uma curva de equilíbrio higroscópico na temperatura de 65 °C, com os modelos matemáticos de Copace, Sigma Copace e GAB. As curvas de secagem mostram a razão de umidade pelo tempo durante o processo de secagem da biomassa de microalga, na quais as de maiores temperaturas apresentaram uma maior taxa de secagem, além de ser constatada que a de menor concentração inicial ocorreu mais lenta. O gasto energético em relação a floculação foi menor em 10 vezes na centrifugação e 5 vezes na filtração. Foi constatado que todos os modelos utilizados podem representar satisfatoriamente o fenômeno de secagem, na qual o melhor modelo foi o de Midilli. Na curva de equilíbrio higroscópio foi escolhido o modelo de GAB, devido a proximidades dos valores do experimento com os valores estimados pelo modelo, e evidenciando o comportamento das curvas de secagem. Sendo apresentado que o melhor meio seria a filtração por apresentar melhor tempo de secagem e um menor custo energético. Palavras-chave: equilíbrio higroscópio, curvas de secagem, modelagem de secagem.

Scenedesmus obliquus BR003 microalgae biomass obtained from raceway open tanks can be used in the production of biofuels and their by-products in feed, but in their storage and processing it is necessary to remove water, avoiding the proliferation of undesirable microorganisms and reducing their volume. The removal of water can be done through flocculation, filtration and centrifugation, still requiring the drying of the product, but it is a method with high energy expenditure, being necessary the knowledge of the process to rationalize the spent energy. For the drying curves of the Scenedesmus obliquus microalgae biomass, using the mathematical models of Lewis, Page, Henderson and Pabis, modified Midilli, Midilli and diffusion approximation, with the initial water content of 99.31; 95.65 and 87.48% at temperatures of 45, 55, 65 and 75 ° C, and a hygroscopic equilibrium curve at a temperature of 65 ° C with the mathematical models of Copace, Sigma Copace and GAB. The drying curves show the ratio of humidity to time during the drying process of microalgae biomass, in which the highest temperatures presented a higher drying rate, and it was found that the lowest initial concentration occurred slower. Energy expenditure in relation to flocculation was 10 times lower in centrifugation and 5 times in filtration. It was found that all models used can satisfactorily represent the drying phenomenon, in which the best model was Midilli. In the hygroscope equilibrium curve, the GAB model was chosen, due to the proximity of the experiment values with the values estimated by the model, and showing the behavior of the drying curves. Being presented that the best medium would be the filtration because it presents better drying time and a lower energy cost. Keywords: drying curves, drying modeling, hygroscope equilibrium.