Novos biorreatores para impulsionar a produção de microalgas para biocombustíveis

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Biorreator vertical de Brevel

Um grande biorreator Brevel (à esquerda) e biorreatores menores em escala de laboratório (à direita). Crédito da imagem - Yonatan Golan, Brevel

FA intan Burke relata na revista Horizons que, atualmente, existem dois projetos principais para o cultivo de algas: ou por meio de um “lago” artificial externo ou por meio de um “fotobiorreator” fechado - geralmente um tubo ou bolsa transparente. Ambos têm seus problemas. Embora um tanque aberto possa ser grande o suficiente para a produção industrial, é difícil controlar a temperatura do tanque e a água pode facilmente ser infectada por bactérias indesejáveis.

Um fotobiorreator interno reduz esses riscos, mas poucos projetos podem ser usados ​​para produção industrial. Em ambos os tipos, as microalgas fotossintéticas começam a bloquear a luz à medida que crescem.

'Freqüentemente, o que você tem é muita luz na superfície da cultura e pouca luz conforme você vai mais fundo', disse o Dr. Daniel Wangpraseurt, um cientista marinho da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, que está pesquisando a melhor forma de cultivar microalgas.

A produção eficiente de biocombustíveis começa por encontrar a melhor maneira possível de cultivar microalgas. “O que gostaríamos de fazer é usar uma cepa que produza muitos lipídios que podem ser convertidos em biodiesel”, disse o Dr. Wangpraseurt. Quanto melhor uma cepa pode crescer em um biorreator, maior o rendimento do biocombustível.

Dr. Wangpraseurt e seu BioMIC-FUEL O projeto se inspirou em como as microalgas crescem em recifes de corais tropicais. Ao recriar estruturas de coral, ele e sua equipe esperavam recriar as melhores condições para a produção de biocombustíveis. Como ele explica, esses corais têm uma estrutura única que permite que algas fotossintetizantes prosperem em um ambiente com muita competição por espaço e luz. Por exemplo, o esqueleto do coral é feito de carbonato de cálcio, o que permite que o coral espalhe a luz de uma forma que possa atingir microalgas densas que crescem nele.

A próxima etapa foi criar uma técnica de impressão 3-D que pudesse replicar a forma dos corais, incluindo sua estrutura química de dispersão de luz única. Isso envolveu trabalhar com bioengenheiros com experiência em células de “impressão” na pesquisa de órgãos artificiais.

Os pesquisadores que investigam como recriar o tecido do fígado foram capazes de aconselhar a equipe do Dr. Wangpraseurt sobre como recriar estruturas finas e detalhes encontrados na superfície dos corais. Uma “bio-tinta” carregada com nutrientes e produtos químicos foi projetada para ajudar as microalgas a crescerem bem dentro da construção de tecido 3-D. “Há muitas coisas diferentes que terminam neste coquetel que chamamos de bio-tinta - um dos aspectos mais demorados foi ajustar essa bio-tinta para ser benéfica para o crescimento das algas”, disse ele.

Isso permitiu que eles criassem estruturas artificiais com resistência, suavidade e qualidades de dispersão de luz semelhantes às dos corais naturais. Depois de encontrar a mistura certa, o Dr. Wangpraseurt e colegas conseguiram cultivar microalgas até 100 vezes mais densas do que as encontradas em corais naturais. Ele diz que há um trabalho em andamento para otimizar a tecnologia e ampliá-la para que as empresas possam usá-la.

No momento, as empresas que procuram um biorreator interno ainda têm poucas opções - a tecnologia ainda enfrenta problemas como controlar a luz e os nutrientes no reator e minimizar o risco de contaminação.

“No passado, as empresas tentaram resolver esse problema e chegaram a algumas soluções, mas não em escala”, diz Yonatan Golan, CEO da Brevel, uma pequena empresa com sede em Israel que desenvolve um fotobiorreator em grande escala. Como o Sr. Golan explica, adicionar luzes ao reator cria nichos extras para que bactérias indesejadas cresçam e contaminem o reator. Elementos de limpeza extras podem ser instalados no reator, embora isso cause sombras dentro do biorreator, reduzindo a quantidade de luz para as microalgas.

O design do biorreator do Sr. Brevel usa técnicas patenteadas de iluminação e limpeza para iluminar o fotobiorreator interno, enquanto reduz o risco de infecção por bactérias. As novas técnicas de iluminação significam que a luz no reator pode ser menor e mais brilhante, sem aquecer a mistura bacteriana. A análise digital de imagens e o monitoramento online significam que o fotobiorreator Brevel também é mais automatizado do que outros fotobiorreatores disponíveis para a indústria.

Seus resultados já são promissores. Eles conseguiram reduzir o custo de cultivo de microalgas em 90% e produzir rendimentos 200 vezes maiores do que os fotobiorreatores externos de última geração, diz ele.

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