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Previous issue date: 2015-10-23 === Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) === Vinasse is a waste of sugarcane industry and, due to the presence of organic matter and mineral
nutrients, it has been used for the irrigation of the sugarcane crops. However, its composition
limits such application due to soil salinization. The anaerobic fermentation of vinasse generates
biogas that is used as energy source in the sugarcane industry itself. The fermented vinasse
results in biodigested vinasse. The development of techniques for residue use can contribute to
cleaner production systems. In this research, we evaluated treated conventional and biodigested
vinasses for the growth of Chlorella vulgaris. The treatment consisted of filtering the vinasses
through smectite clay and activated carbon, or centrifugation. Concentrations of 10, 20, 30, 40,
50, 60, 70, 80, 90 and 100% of treated vinasses were tested. Cell density, absorbance at 570 nm,
pH and electrolyte conductivity were quantified daily in a six day experiment. Based in cell
density, specific growth rates were calculated. Growth rates higher than the controls were
obtained in 60% conventional filtered vinasse and 10% conventional centrifuged one, as well as
in 80% biodigested filtered vinasse and 20% biodigested centrifuged vinasse. In general, the
filtered vinasse was superior in relation to the centrifuged one regarding higher residue
concentration that supported microalgae growth. After microalgae acclimation we evaluated the
photosynthetic performance of C. vulgaris in the best vinasses conditions and the biochemical
composition of the biomass present in the vinasse, which besides the microalgae contained other
microorganisms, such as bacteria and fungi, since it was not sterilized. Specific growth rate for
C. vulgaris in 60% filtered conventional vinasse was 1.6 d-1 and 1.5 d-1 in the 80% filtered
biodigested vinasse, representing increases of up to 84 x in cell density compared to the initial.
In the LC Oligo control the growth rate was ~ 0.9 d-1 and in the BG11 it was 1,1 d-1. Although
the better C. vulgaris growth in the treated vinasses, photosynthetic efficiency and its related
parameters were better in the control than in the vinasses. These results together with those of
chlorophyll a concentration suggest that the microalgae have possibly used a mixotrophic
metabolism while in the vinasses. We observed higher biomass accumulation in the vinasses
than in the controls. A reduction of total dissolved organic carbon and dissolved mineral
elements up to 50%, as well as bacteria and fungi, were detected in the vinasse after microalgae
growth. This study is a contribution to the knowledge of microalgae physiology in a residue and
to the development of cleaner ethanol production system. === A vinhaça é um resíduo da indústria sucroalcooleira que, devido à presença de matéria orgânica
e nutrientes minerais, tem sido utilizada para fertirrigação das próprias culturas de cana-deaçúcar.
Porém, a composição desse resíduo limita sua aplicação no solo, pois pode levá-lo à
salinização. A fermentação anaeróbia da vinhaça gera biogás que é usado como fonte de energia
para a própria usina. Essa fermentação resulta na vinhaça biodigerida. Técnicas que permitam
utilizar as vinhaças, convencionais ou biodigeridas, contribuem para um sistema de produção
mais limpo e rentável. Propusemos nesta pesquisa, avaliar o uso de vinhaça tratada. Para tanto
usamos vinhaça convencional e biodigerida, filtradas em argila esmectita e carvão ativado, ou
centrifugadas. Nelas cultivamos Chlorella vulgaris (BEYERINCK, 1890). As vinhaças tratadas
foram testadas em concentrações de 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 e 100%. Avaliamos
diariamente a densidade celular, absorbância em 570 nm, pH e condutividade eletrolítica ao
longo de seis dias. Com os resultados de densidade celular, calculamos as taxas de crescimento
para cada tratamento. Os melhores crescimentos se deram em vinhaça convencional filtrada
60% e centrifugada 10% e, em vinhaça biodigerida filtrada 80% e centrifugada 20%. Em geral,
as vinhaças filtradas suportaram o crescimento das microalgas em concentrações superiores em
relação às centrifugadas. A produção de biomassa foi maior nos filtrados em comparação com
centrifugados. Após aclimatação da microalga em vinhaça avaliaram-se os parâmetros
fotossintéticos e bioquímicos da biomassa produzida em vinhaça biodigerida filtrada 80% e em
vinhaça convencional centrifugada 60%. Taxas de crescimento específicas de C. vulgaris de 1,6
d-1 foram obtidas na vinhaça filtrada convencional 60% e 1,5 d-1 na biodigerida filtrada 80%,
representando aumentos de até 84 x nas densidades celulares em relação às iniciais. No controle
LC Oligo esse valor foi de 0,9 d-1 e no BG11 foi de 1,1 d-1. Apesar do melhor crescimento algal
nas vinhaças, a eficiência fotossintética e os parâmetros relacionados foram melhores no
controle do que nas vinhaças. Esses resultados sugerem que a microalga na vinhaça possa ter
utilizado a via mixotrófica como fonte de carbono. Observou-se que houve maior acúmulo de
biomassa nos cultivos em vinhaça do que nos controles. Houve redução do conteúdo de carbono
orgânico total dissolvido e de elementos minerais na vinhaça em até 50%, bem como da
contaminação por fungos e bactérias ao final dos cultivos. Este estudo é uma contribuição para o
conhecimento da fisiologia de microalgas em resíduos e para o desenvolvimento de uma
produção de etanol mais sustentável.
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