Potencial biorremediador da microalga Chlorella vulgaris BEIJERINCK em meio composto por águas residuárias
Resumo
A dessalinização de águas salobras subterrâneas é, em muitas localidades, a única solução para o abastecimento de água. Porém, o processo de dessalinização por membrana de osmose inversa produz um rejeito poluente e de difícil tratamento. Similarmente, o efluente produzido pelo tratamento de esgoto doméstico em filtro anaeróbio também necessita de um pós-tratamento para se adequar às normas de despejo em corpos hídricos. Assim, a biorremediação de águas residuárias, utilizando microalgas, surge como uma opção de tratamento desse rejeito. O objetivo deste trabalho foi avaliar e otimizar o potencial biorremediativo da espécie de microalga Chlorella vulgaris em meio composto por rejeito de dessalinização por osmose inversa e efluente de tratamento de esgoto doméstico em filtro anaeróbio. Na metodologia foi utilizado o planejamento experimental por delineamento composto central rotacionado (DCCR), tendo como variáveis independentes: pH, fotoperíodo e proporção de efluentes. Os parâmetros analisados foram a Demanda Química de Oxigênio (DQO) e o Fósforo Total (PT). As taxas de remoção para a variável DQO variaram entre 28,73 e 70,73% e para a variável PT as taxas ficaram entre 52,19 e 100%. A otimização estatística dos modelos mostrou uma remoção teórica combinada de 69,08% para DQO e 89,34 PT.
Referências
AJALA, S. O.; ALEXANDER, M. L. Assessment of Chlorella vulgaris, Scenedesmus obliquus, and Oocystis minuta for removal of sulfate, nitrate, and phosphate in wastewater. International Journal of Energy and Environmental Engineering, 2019. https://doi.org/10.1007/s40095-019-00333-0
AKBARZADEH, N.; SHARIATI, M. Aluminum remediation from medium by Dunaliella. Ecological Engineering v. 67, p. 76-79, 2014. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.03.014
ANDREOTTI V.; et al. Bioremediation of aquaculture wastewater from Mugil cephalus (Linnaeus, 1758) with different microalgae species. Chemistry and Ecology, v.37, p.750-761, 2017.
https://doi.org/10.1080/02757540.2017.1378351
ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica. Tabela 3.1: Duração solar do dia, em horas, em diferentes latitudes e períodos do ano. Atlas de Energia Solar. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/energia_solar/3_2.htm. 2020. Acesso em: 12 Jun. 2021.
APHA; AWWA; WPCF. Standard Methods for the Examinaton of Water and Wastewater. 22. ed. Washington, D.C.: American Public Health Associaton/American Water Works Associaton/Water Environment Federaton, 2012.
BAETTKER, E. C.; CARVALHO, K. Q.; FREIRE, F. B.; PASSIG, F. H.; MORAIS, J. L. Materiais alternativos como meio suporte de filtros anaeróbios para tratamento de esgoto sanitário sintético. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 23, n. 6, p. 1091-1102, 2018. https://doi.org/10.1590/s1413-41522018170758
BARROS NETO, B.; et al. Como fazer experimentos: pesquisa e desenvolvimento na ciência e na indústria. 3. ed. Campinas: UNICAMP, 2007.
BELTRÁN-ROCHA, C. J.; et al. Biotratamiento de efluentes secundarios municipales utilizando microalgas: Efecto del pH, nutrientes (C, N y P) y enriquecimiento con CO2. Revista de Biología Marina y Oceanografía, v. 52, n. 3, p. 417-427, 2017. https://doi.org/10.4067/S0718-19572017000300001
BINTE SAFIE, S. R.; NG, Y. K.; YAO, L.; LEE, Y. K. Growth bottlenecks of microalga Dunaliella tertiolecta in response to an up-shift in light intensity. European Journal of Phycology, v. 53, n. 4, p. 509–519, 2018.
https://doi.org/10.1080/09670262.2018.1478131
CAVALCANTE, F. L.; ANDRADE NETO, C. O. DE; ARAÚJO, A. L. C.; MELO, H. N. DE S. Eficiência sanitária de filtros anaeróbios avaliada em função da remoção de ovos de vermes e coliformes fecais. Revista AIDIS, v. 3, n. 1, 2010.
ÇELEKLI, A. DÖNMEZ, G. Effect of pH, light intensity, salt and nitrogen concentrations on growth and b-carotene accumulation by a new isolate of Dunaliella sp. World Journal of Microbiology & Biotechnology, v. 22, p. 183-189, 2006. https://doi.org/10.1007/s11274-005-9017-0
CHAUDHARY, R. et al. Kinetic study of nutrients removal from municipal wastewater by Chlorella vulgaris in photobioreactor supplied with CO2-enriched air. Environmental Technology, v. 41, n. 5, p. 617-626, 2020.
https://doi.org/10.1080/09593330.2018.1508250
CHERNICHARO, C. A. DE L.; VAN HAANDEL, A.; AISSE, M. M.; CAVALCANTI, P. F. F. Reatores Anaeróbios de Manta de Lodo. Tratamento de Esgotos Sanitários Por Processo Anaeróbio e Disposição Controlada no Solo, 1999. Rio de Janeiro-RJ: FINEP/PROSAB.
DALIRY, S.; et al. Investigation of optimal condition for Chlorella vulgaris microalgae growth. Global Journal of Environmental Science and Management, 2017.
DARVEHEI, P.; BAHRI, P. A.; MOHEIMANI, N. R. Model development for the growth of microalgae: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 97, p. 233-258, 2018. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.08.027
DIAS, G.; et al. Biorremediação de efluentes por meio da aplicação de microalgas: uma revisão. Química Nova, 2019. https://doi.org/10.21577/0100-4042.20170393
GHAFFOUR, N.; et al. Renewable energy-driven desalination technologies: A comprehensive review on challenges and potential applications of integrated systems. Desalination, 5. jan. 2015. https://doi.org/10.1016/j.desal.2014.10.024
GOLDMAN, J. C.; RYTHER, J. H. Temperature-influenced species competition in mass cultures of marine phytoplankton. Biotechnology and Bioengineering, v.18, p. 1125-1144, 1976. https://doi.org/10.1002/bit.260180809
GONG, Q.; et al. Effects of light and pH on cell density of Chlorella vulgaria. Energy Procedia, v. 61, p. 2012-2015, 2014. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.12.064
HARRINGTON, E. C. The desirability function. Industrial Quality Control, p. 494-498, Abril de 1965.
KHALIL, Z. I.; et al. A Effect of pH on growth and biochemical responses of Dunaliella bardawil and Chlorella ellipsoidea. World Journal of Microbiology and Biotechnology, v. 26, p. 1225–1231, 2010. https://doi.org/10.1007/s11274-009-0292-z
LI, K.; LIU, Q.; FANG, F.; et al. Microalgae-based wastewater treatment for nutrients recovery: A review. Bioresource Technology, v. 291, p. 121934, 2019.
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121934
MATOS, A. P.; MOECKE, E. H. S; SANT'ANNA, E. S. The use of desalination concentrate as a potential substrate for microalgae cultivation in Brazil. Algal Research, v. 24, p. 505-508, 2017. https://doi.org/10.1016/j.algal.2016.08.003
MATOS, A. P.; et al. CULTIVATION OF Chlorella vulgaris IN MEDIUM SUPPLEMENTED WITH DESALINATION CONCENTRATE GROWN IN A PILOT-SCALE OPEN RACEWAY. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 35, n. 4, p. 1183-1192, 2018. https://doi.org/10.1590/0104-6632.20180354s20170338
MAZLAN, N. M.; PESHEV, D.; LIVINGSTON, A. G. Energy consumption for desalination - A comparison of forward osmosis with reverse osmosis, and the potential for perfect membranes. Desalination, v. 377, p. 138–151, 2016. https://doi.org/10.1016/j.desal.2015.08.011
MINISTERIO DEL AMBIENTE. 31 de março de 2003. Norma de calidad ambiental y descarga de efluentes: recurso agua. Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria del Ministerio del Ambiente. Quito, Ecuador. 2003.
NEVES, A. L. R.; et al. Aspectos socioambientais e qualidade da água de dessalinizadores nas comunidades rurais de Pentecoste-CE. Revista Ambiente e Agua, v. 12, n. 1, p. 124–135, 2017. https://doi.org/10.4136/ambi-agua.1722
NICHOLS, H. W. Growth media freshwater. In: STEIN, J. (Ed.), Handbook of phycological methods: culture methods and growth measurements. Cambridge University Press, p. 7–24, 1973.
PAULA, H. M. de; FERNANDES, C. E. Otimização do tratamento de água cinza a partir do uso combinado de coagulantes químicos. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 23, n. 5, 2018. https://doi.org/10.1590/s1413-41522018169155
RIBARDO, C.; ALLEN, T. T. An alternative desirability function for achieving “six sigma” quality. Quality and Reliability Engineering International, v. 19, n. 3, p. 227–240, 2003. https://doi.org/10.1002/qre.523
RIO GRANDE DO SUL. Conselho Estadual do Meio Ambiente – CONSEMA. Resolução nº 355 de 13 de julho de 2017. Diário Oficial do Estado, Rio Grande do Sul, 2017.
SALAMA, E. S.; KURADE, M. B.; ABOU-SHANAB, R. A. I.; et al. Recent progress in microalgal biomass production coupled with wastewater treatment for biofuel generation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.091
SANTOS, R. R. Estudo de diferentes condições de cultivo de chlorella vulgaris visando o aumento da produtividade em biomassa e lipídioS. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos, Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ. 2013.
SARMENTO, J. D. A.; et al. Qualidade e conservação da alface cultivada com rejeito da dessalinização. Revista Caatinga, v. 27, n. 3, p. 90–97, 2014.
SHENVI, S. S.; ISLOOR, A. M.; ISMAIL, A. F. A review on RO membrane technology: Developments and challenges. Desalination, 2015. https://doi.org/10.1016/j.desal.2014.12.042
SHIRAZI, S. A.; et al. Simultaneous biomass production and water desalination concentrate treatment by using microalgae. Desalination and Water Treatment, v. 135, p. 101–107, 2018. https://doi.org/10.5004/dwt.2018.23163
SCHELLENBERG, T.; SUBRAMANIAN, V.; GANESHAN, G.; TOMPKINS, D.; PRADEEP, R. Wastewater Discharge Standards in the Evolving Context of Urban Sustainability–The Case of India. Frontiers in Environmental Science, v. 8. Abril de 2020. https://doi.org/10.3389/fenvs.2020.00030
STATSOFT, I. STATISTICA (Data Analysis Software System), www.statsoft.com, versão 7, 2011.
SUBASHINI, P. S.; RAJIV, P. An Investigation of Textile Wastewater Treatment using Chlorella vulgaris. Oriental Journal Of Chemistry, v. 34, n. 5, p.2517-2524, 2018. https://doi.org/10.13005/ojc/340538
SUGANYA, T.; et al. Macroalgae and microalgae as a potential source for commercial applications along with biofuels production: A biorefinery approach. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.11.026
SURWADE, S. P.; et al. Water desalination using nanoporous single-layer graphene. Nature Nanotechnology, v. 10, n. 5, p. 459–464, 2015. https://doi.org/10.1038/nnano.2015.37
SUTHERLAND, D. L.; HOWARD-WILLIAMS, C.; TURNBULL, M. H.; BROADY, P. A.; CRAGGS, R. J. The effects of CO2 addition along a pH gradient on wastewater microalgal photo-physiology, biomass production and nutrient removal. Water Research, v. 70, p. 9–26, 2015.
https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.10.064
VO, H. N. P.; et al. Microalgae for saline wastewater treat-ment: a critical review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2019.
https://doi.org/10.1080/10643389.2019.1656510
ZHOU, G. et al. Simultaneous removal of inorganic and or-ganic compounds in wastewater by freshwater green micro-algae. Environmental Science: Processes and Impacts, v. 16, 2014. https://doi.org/10.1039/C4EM00094C
ZHOU, W.; et al. Nutrients removal and recovery from saline wastewater by Spirulina platensis. Bioresource Technology, v. 245, p. 10–17, 2017. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.08.160
ZIGANSHINA, E. E.; BULYNINA, S. S.; ZIGANSHIN, A. M. As-sessment of Chlorella sorokiniana Growth in Anaerobic Di-gester Effluent. Plants, v. 10, p. 478, 2021.
