MODELAGEM MATEMÁTICA APLICADA AO CRESCIMENTO DE MICROALGAS EM FOTOBIORREATORES COM DIFERENTES CONDIÇÕES DE LUMINOSIDADE

Resumo

O cultivo de microalgas é uma solução sustentável para fins de redução dos gases de efeito estufa, ficorremediação de águas residuárias e produção de biocombustíveis. A modelagem da cinética do crescimento desses micro-organismos é imprescindível para projetar fotobiorreatores eficientes, predizer o desempenho do processo e otimizar as condições de operação. Assim, o desenvolvimento de um modelo matemático do crescimento da microalga Chlorella vulgaris sob efeito da intensidade de luz com LED vermelho é o principal objeto de estudo deste trabalho. Diodos emissores de luz vermelha (LED) (148.5 μmol m^-2 s^-1) e iluminação fluorescente (44.8 μmol m^-2 s^-1) foram utilizados para explorar os efeitos da fonte de luz no cultivo mixotrófico de Chlorella vulgaris em fotobiorreatores (FBR). Foram realizadas análises de amônia, clorofila a e massa seca. O crescimento de microalgas foi modelado de acordo com uma equação de primeira ordem: , onde  é a taxa de crescimento especifico (dia^-1), X é a concentração de biomassa (g. L^-1) e t é o número de dias. A taxa de crescimento específico pode ser calculada com a equação:  e a taxa da produtividade da biomassa (g.L^-1.dia^-1), que demonstra uma taxa de crescimento linear, pode ser estimada de acordo com a equação: . Mediante a normalização dos dados e da modelagem, verificou-se que a intensidade luminosa fornecida pelo LED não representa um fator limitante no desenvolvimento das microalgas, não se aplicando a equação de Monod.  Comparando o consumo de amônia para ambos os FBRs em função da velocidade de produção de biomassa, o FBR com iluminação LED foi duas vezes mais eficiente que o fluorescente. Isso pode ser justificado pelo seu comprimento de onda de banda estreita, que consegue atingir os principais pigmentos responsáveis pela fotossíntese, sendo mais eficiente para a produção de biomassa do que a iluminação de lâmpadas fluorescentes.

Palavras-chave: Diodos emissores de luz. Água residuária da suinocultura. Chlorellavulgaris.