Biorremediação de águas residuárias industriais via microalgas: efeitos da disponibilidade de nutrientes na produção de bioprodutos de valor agregado

Abstract

Apesar de sua importância econômica, a indústria alimentícia é responsável por diversos im- pactos ambientais negativos, principalmente quando suas águas residuárias são lançadas de forma inadequada nos corpos hídricos. A biotecnologia de microalgas pode representar uma solução potencial para minimizar esses impactos, atuando na biorremediação de diversos tipos de águas residuárias e produzindo biomassa de valor agregado. No entanto, alguns gargalos ainda precisam ser superados, por exemplo, a baixa produtividade de biomassa de lagoas de algas de alta taxa (LATs). Portanto, com o objetivo de melhorar a produção de biomassa e o desempenho do tratamento de águas residuárias da indústria de alimentos, este estudo avaliou o efeito de diferentes relações C/N pela mistura de águas residuárias de cervejaria e processa- mento de carne durante o cultivo de microalgas em LATs. Foram avaliados meios de cultivo em condições ótimas (C/N = 6), déficit (C/N<6) e excedente (C/N>6) de carbono. O cresci- mento da biomassa não foi influenciado pelas condições nutricionais, tanto na produção de clorofila-a (0,28 - 0,33 g/m²) quanto na produção de biomassa total (4 - 5 g/m²), evidenciando a capacidade do consórcio microalga-bacteriano de se adaptar a diferentes condições. As remo- ções totais de carbono, nitrogênio e fósforo foram influenciadas pela disponibilidade de nutri- entes. As melhores taxas de remoção de carbono, nitrogênio e fósforo foram 62% (C/N ≥ 7,4), 59% (C/N = 4,1) e 58% (C/N = 4,1), respectivamente. As condições de déficit de carbono al- cançaram melhor eficiência no tratamento, porém houve maior produção de ácidos graxos poli- insaturados quando mais carbono estava disponível. Já quanto à produtividade da biomassa microalgal e ao acúmulo de carotenoides, não houve diferença entre as condições avaliadas. Sendo assim, os resultados deste estudo apontam e debatem os pontos positivos e desafios en- contrados para viabilizar a rota de aproveitamento da biomassa microalgal na suplementação animal, buscando a valorização de recursos advindos do tratamento de águas residuárias. Palavras-chave: Disponibilidade de nutrientes. Indústria alimentícia. Águas residuais mistas. Produtividade de biomassa. Lagoas de algas de alta taxa.

Despite its economic importance, the food industry is responsible for several negative environmental impacts, especially when its wastewater is improperly released into water bodies. Microalgae biotechnology may represent a potential solution to minimize these impacts, acting in the bioremediation of various types of wastewater and producing value-added biomass. However, some bottlenecks still need to be overcome, for example, the low biomass productivity of high rate algae ponds (LATs). Therefore, with the aim of improving biomass production and wastewater treatment performance of the food industry, this study evaluated the effect of different C/N ratios by mixing wastewater from brewery and meat processing during the cultivation of microalgae in LATs. Culture media under optimal conditions (C/N = 6), carbon deficit (C/N<6) and carbon surplus (C/N>6) were evaluated. The growth of the biomass was not influenced by the nutritional conditions, both in the production of chlorophyll-a (0.28 - 0.33 g/m²) and in the production of total biomass (4 - 5 g/m²), evidencing the capacity of the microalgae-bacterial consortium to adapt to different conditions. Total carbon, nitrogen and phosphorus removals were influenced by nutrient availability. The best carbon, nitrogen and phosphorus removal rates were 62% (C/N ≥ 7.4), 59% (C/N = 4.1) and 58% (C/N = 4.1), respectively. The carbon-deficit conditions achieved better treatment efficiency, but there was a greater production of polyunsaturated fatty acids when more carbon was available. As for the productivity of microalgal biomass and the accumulation of carotenoids, there was no difference between the evaluated conditions. Therefore, the results of this study point out and discuss the positive points and challenges found to make the route of using microalgal biomass in animal supplementation feasible, seeking to value the resources arising from the treatment of wastewater. Keywords: Nutrient availability. Food industry. Mixed wastewaters. Biomass productivity. High rate algal ponds.