Métricas e indicadores de sustentabilidade aplicados a processos e produtos baseados em microalgas
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Data
2022-03-07Primeiro membro da banca
Menezes, Cristiano Ragagnin de
Segundo membro da banca
Barin, Juliano Smanioto
Terceiro membro da banca
Furlan, Valcenir Junior Mendes
Quarto membro da banca
Maroneze, Mariana Manzoni
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Processos e produtos com caráter sustentável são cada vez mais urgentes para lidar com questões globais de escassez de energia e deterioração ambiental. Diante deste enfoque, substanciais esforços têm sido realizados para investigar o amplo potencial dos processos e produtos à base de microalgas sob o aspecto da sustentabilidade. Contudo, embora estes microrganismos tenham sido reconhecidos pela sua capacidade de bioconverter dióxido de carbono (CO2) concomitante a produção de uma biomassa com compostos de elevado interesse comercial, esses processos ainda enfrentam gargalos complexos de serem resolvidos. De fato, barreiras técnicas como a performance da microalga em elevadas concentrações de CO2, parâmetros operacionais de cultivo, demanda de energia, além da dificuldade de se estabelecer cultivos em escala industrial, põem à prova a veraz viabilidade ambiental e econômica desses processos. Em face disso, o trabalho teve por objetivos: (1) compreender as implicações operacionais e detalhes técnicos dos sistemas de cultivos fotossintéticos; (2) avaliar o desempenho da microalga sob diferentes concentrações de CO2; (3) avaliar a influência das cargas de CO2 na pegada de carbono em fotobiorreatores; (4) estimar os potenciais créditos de carbono de processos microalgais; (5) determinar a performance da sustentabilidade de processos e produtos de base microalgal e (6) padronizar metodologias para quantificação de métricas de sustentabilidade e indicadores de impacto ambiental aplicados a sistemas industriais e agrícolas. A performance cinética do microrganismo foi considerada através dos perfis de CO2 livre na fase líquida do sistema, medidas das concentrações da fase gasosa e conversão estequiométrica em biomassa. Além disso, a performance sustentável dos processos e produtos à base de microalgas foram avaliados sob a utilização de modelagens matemáticas como a análise de ciclo de vida e pegada de carbono. Os resultados obtidos demonstraram a importância dos parâmetros operacionais de cultivo avaliados na fixação de carbono em biomassa, bem como na pegada de carbono global do sistema. A microalga obteve um desempenho satisfatório em condições de cultivo estressoras (com injeções superiores a 15% CO2). Por outro lado, as massas de carbono capturado e créditos de carbono apresentaram melhores performances para as condições de injeção de carbono inferiores a 5% CO2. Com o auxílio das ferramentas de análise de ciclo de vida e pegada de carbono, os processos e produtos à base de microalgas não se mostraram ambientalmente sustentáveis, visto que são excessivos em demanda de energia, água e nutrientes. Em termos energéticos, os pontos quentes do processo foram as etapas de cultivo, colheita e secagem. No entanto, foi identificado que ao utilizar-se energia renovável, os impactos ambientais podem ser reduzidos em até 95% para matrizes energéticas renováveis. Referente aos sistemas de cultivos, o melhor desempenho ambiental foi atribuído às lagoas abertas. Entretanto, em uma comparação direta aos sistemas fechados, fermentadores e fotobiorreatores tubulares apresentaram os melhores indicadores ambientais. Quanto aos produtos, os estágios de extração e rendimento dos compostos intracelulares influenciam negativamente o desempenho ambiental. Por fim, este trabalho fornece números quantitativos e uma metodologia adequada para determinar as métricas e indicadores de sustentabilidade para projetos microalgais considerando o estágio atual da tecnologia comercial.
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