Pós-tratamento de efluentes domésticos utilizando microalgas para remoção de nutrientes, matéria orgânica residual e produção lipídica

Abstract

A utilização de microalgas para o tratamento de águas residuárias e para geração de biomassa viável à produção de lipídios é uma opção atraente em termos de redução dos custos e para que o processo seja sustentável. Partindo dessa concepção, o efluente doméstico de três etapasda Estação de Tratamento de Esgoto- Centro, localizada na cidade de Petrolina-PE, foram utilizados para o cultivo de microalgas, a fim de avaliar o potencial para produção de lipídios e também a remoção de nutrientes e matéria orgânica residual presentes nesses efluentes. Foram realizados quatro experimentos independentes com três espécies de microalgas (Desmodesmus subspicatus, Scenedesmus obliquus e Chlorella vulgaris), avaliandodiferentes variáveis: I- inóculo inicialde microalgas em relação aoefluente, II- metabolismos autotrófico, heterotrófico e mixotrófico, III- diferentes etapas do tratamento da ETE Centro, IV-efluente com e sem filtração, V- efluente com e sem autoclavagem, VI- redução dos nutrientes ao longo do cultivo e VII- microalgas cultivadas de forma suspensa e imobilizada. Durante o experimento, foram avaliadas a densidade celular, taxa de crescimento, a remoção de DQO, NTK, NH4+ e P, conteúdo, percentual de óleo e quantificação de estéres metílicos de ácidos graxos (FAME´s). Houve avaliação comparativa através do teste não paramétrico de Kruskal-Wallise teste de Dunn. Na etapa 1 do estudo, o pré-tratamento do efluente com utilização de filtração não reduziu a população de microrganismos predadores e não gerou diferenças significativas quando comparado ao efluentesem filtração; a espécie D. subspicatus,nos cultivos autotróficos e mixotróficosapresentou valores mais elevados de densidade celular ( ≥ 107 cel/mL), quando comparados ao cultivo heterotrófico (106 cel/mL) e provavelmente a densidade mais baixa pode estar relacionada à falta de fonte de carbono orgânico, que não foi suprida pelos compostos existentes no efluente. Na etapa 2, a autoclavagem foi eficaz na redução microrganismos predadores, porém, eliminou também as bactérias heterotróficas, que demonstraram em alguns tratamentos, uma relação mutualística positiva, aumentando a densidade celular, taxa de crescimento e acúmulo de lipídios totais. Na etapa 3, foram avaliadas as densidades e taxas de crescimento das três espécies de microalgasde forma comparativa e a D. subspicatus e a C. vulgaris destacaram-se no acúmulo de lipídios totais apresentando valores superiores a 30%. Na 4 etapa, a imobilização das microalgas com alginato de cálcio não gerou maiores eficiências na remoção de nutrientes, matéria orgânica residual, como também não apresentou valores mais elevados de acúmulo lipídico, quando comparadas as algas suspensas. O óleo extraído dos cultivos autotrófico com células suspensas e imobilizadas foi caracterizado via CG-MS e os principais FAME´s encontrados foram C16:0-C18:0. Em relação às eficiências de remoções de DQO, NH4+, NTK e P, foram de modo geral elevadas, em todas as etapas, principalmente nos cultivos com metabolismos autotróficos e mixotróficos. Houve remoção total de NH4+, mesmo antes do 7º dia de cultivo e este estresse nutricional esteve correlacionado com maior acúmulo de lipídios por grama de biomassa. O metabolismo mixotrófico apresentou resultados bastante promissores, podendo ser uma alternativa para redução de custos em sistemas integrados de cultivo.