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Abstract(s)
Nowadays, excessive population growth, overexploitation of resources and increased industrial activity has put a huge stress on several ecosystems, with problems such as occupation of arable land and pollution of watercourses endangering human populations and habitats. One of the answers for this is the use of microalgae as it is known that they have huge potential as food and organic compounds source while occupying non-arable land as well as a largely untapped bioremediation potential. However, despite all this potential its cultivation is still largely not cost effective, as such, several methods to augment its potential are suggested. One of these is by using effluents as substrate, as several of them are rich in macronutrients. Still, one underexploited method is the use of synergy between microalgae and bacteria to increase culture growth. To this end, the microalgae Chlorella vulgaris and three different effluents were used, each with different origins and therefore different physicochemical characteristics in a series of essays. The process was evaluated by analysing parameters such as microalgae growth, COD value and macronutrient assimilation in order to depict the cultures potential as a bioremediation and microalgae growth enhancing assets. The results obtained showed that in the effluents studied, microalgae cultures were able to achieve moderate to strong growth notwithstanding problems such as high organic compounds such as phenols or high macronutrients concentration that characterize the effluents OMWW and LWW respectively. The bioremediation results depend on the parameter analysed, as microalgae showed extremely high nutrients assimilation capability while it is not the case for COD. Within these positive results differences were observed between axenic and xenic cultures, as the presence of bacteria generally served as an enhancer of growth. This was especially the case in cultures where a bacterial population indigenous to the effluent was used as it was the case with MWW. Nonetheless, as far as COD bioremediation regards, the presence of these mixed cultures while did not revealed significant divergences from pure microalgae cultures. Thus, it can be said that the use of mixed bacteria-microalgae culture in effluents is a very effective tool to enhance culture growth while simultaneously decreasing associated costs of this kind of industry and possessing good bioremediation capabilities.
Hoje em dia, devido ao elevado crescimento da população mundial, assiste-se ao esgotamento dos recursos, à utilização intensiva dos espaços e à poluição decorrente das atuais atividades humanas, tornou-se necessário procurar novos meios e métodos de produção de bens, nomeadamente alimentares, com vista a minorar o impacto ambiental e económico das atividades humanas. Uma das respostas pode passar pela produção de microalgas, tais como a Chlorella vulgaris. No entanto, apesar de se reconhecer que estes microrganismos apresentam um elevado crescimento e potencial na produção de compostos de grande interesse para a alimentação humana e animal, hoje em dia a sua produção não é ainda, em muitos casos, economicamente viável, ou seja, a sua rentabilidade não compensa os elevados custos de produção associados, nomeadamente o enorme consumo de recursos hídricos e de macronutrientes. Como tal, um dos objetivos deste trabalho foi utilizar efluentes provenientes de 3 fontes diferentes para fornecer os macronutrientes necessários para o crescimento e paralelamente testar o potencial de biorremediação destas microalgas. Neste contexto, procurou-se ainda avaliar as sinergias entre a microalga e as bactérias, quer do próprio efluente, quer introduzidas propositadamente, de modo a analisar a eficácia desta cultura mista no crescimento algal e na biorremediação do efluente utilizado como substrato. Esta abordagem decorre de se saber que existe uma vasta gama de interações entre estes dois microrganismos que data praticamente desde o seu surgimento na história evolutiva da Terra. Tais interações podem ser benéficas ou não, dependendo da espécie de bactéria em questão dado que muitas são parasíticas e como tal podem levar à morte da cultura de microalgas onde estão presentes. No entanto, o uso correto de uma sinergia entre algas e bactérias pode, decorrente da maior acessibilidade a nutrientes de outra forma inacessíveis às algas existentes em culturas, gerar um melhor crescimento de microalgas que irá aumentar o rendimento em biomassa e simultaneamente proporcionar, o tratamento do efluente utilizado como substrato pela cultura. Neste trabalho, os substratos utilizados foram três efluentes, um de lagar de azeite, outro lixiviado proveniente de um aterro e ainda águas residuais urbanas. Estes efluentes de origens diferentes apresentam, como é natural, características diferentes entre si, o que foi tido em conta na sua utilização como substrato. O processo foi avaliado com base nas seguintes monitorizações: concentração de células, concentração de macronutrientes, nomeadamente N e P, COD, entre outros. O efluente de lagar de azeite (OMWW) foi o primeiro a ser utilizado e devido às suas características físico-químicas foi o que sofreu uma diluição maior para garantir que haveria condições mínimas de sobrevivência das microalgas na cultura. Foram feitas duas séries de ensaios com este efluente (a segunda com maior diluição), tendo-se verificado que o crescimento das microalgas é afetado negativamente pela presença do efluente; como esperado os ensaios com maior diluição (0.25—0.5% v/v) foram aqueles que apresentaram um crescimento bastante aceitável, comparável com a referência (sem efluente e com nutrientes sintéticos). Nesta série de ensaios verificou-se uma diminuição significativa do COD e um correspondente up-take de N e P, o que representa uma efetiva biorremediação. O segundo efluente utilizado foi um lixiviado (LWW), tendo sido incorporado a níveis entre 5% (v/v) e 10% (v/v). Tal como com o efluente anterior, foram realizadas duas séries de ensaios. Na 1ª série testou-se a adição ou não de macronutriente, N e P, ao efluente LWW. O crescimento das microalgas foi, em qualquer dos casos, significativamente inferior ao verificado para o controlo (sem efluente e com nutrientes sintéticos). O ensaio com 10% de LWW foi o que apresentou os piores resultados de crescimento. Na 2ª série de ensaios foram introduzidas propositadamente bactérias proveniente de um meio misto (aeróbio/anaeróbio), tendo verificado uma influência positiva, ainda que modesta, sobre o crescimento microalgal. Em contrapartida o seu efeito na biorremediação foi misto, com os valores de CQO a manterem-se elevados e estáveis durante o ensaio, enquanto os valores de assimilação de macronutrientes foram superiores às culturas xénicas utilizadas. O último efluente utilizado foram as águas residuais urbanas (MWW). De facto, não se ensaiou um efluente, mas sim dois proveniente de duas etapas distintas do processo de tratamento de águas residuais: após crivagem e após tratamento aeróbio. Estes efluentes foram incorporados sem e com esterilização e ainda, no caso do esterilizado, adicionando bactérias aeróbias externas. Os resultados obtidos com estes efluentes foram satisfatórios, com os biorreactores com substrato proveniente dos primeiros passos do tratamento de águas residuais a registarem elevados rácios de crescimento, com particular destaque na cultura axénica onde se encontravam bactérias do próprio efluente; as culturas mistas de algas com bactérias alóctones ao efluente por sua vez registaram picos de crescimento, mas depois entraram numa longa fase de crescimento reduzido. No que respeita à biorremediação, apenas o CQO pôde ser testado e o que se verificou foi um declínio lento, mas constante do valor deste. Os dados obtidos no final do trabalho levaram-nos à conclusão que apesar de na maioria dos casos os efluentes utilizados resultarem em crescimento de biomassa algal, os melhores resultados ocorreram nas culturas mistas de bactérias e microalgas, particularmente as existentes no efluente MWW, onde as culturas indígenas foram testadas. Isto leva-nos a concluir que de modo a se obter um melhor rendimento global de microalgas, assim como um simultâneo tratamento do efluente, a melhor solução será utilizar culturas mistas destes organismos.
Hoje em dia, devido ao elevado crescimento da população mundial, assiste-se ao esgotamento dos recursos, à utilização intensiva dos espaços e à poluição decorrente das atuais atividades humanas, tornou-se necessário procurar novos meios e métodos de produção de bens, nomeadamente alimentares, com vista a minorar o impacto ambiental e económico das atividades humanas. Uma das respostas pode passar pela produção de microalgas, tais como a Chlorella vulgaris. No entanto, apesar de se reconhecer que estes microrganismos apresentam um elevado crescimento e potencial na produção de compostos de grande interesse para a alimentação humana e animal, hoje em dia a sua produção não é ainda, em muitos casos, economicamente viável, ou seja, a sua rentabilidade não compensa os elevados custos de produção associados, nomeadamente o enorme consumo de recursos hídricos e de macronutrientes. Como tal, um dos objetivos deste trabalho foi utilizar efluentes provenientes de 3 fontes diferentes para fornecer os macronutrientes necessários para o crescimento e paralelamente testar o potencial de biorremediação destas microalgas. Neste contexto, procurou-se ainda avaliar as sinergias entre a microalga e as bactérias, quer do próprio efluente, quer introduzidas propositadamente, de modo a analisar a eficácia desta cultura mista no crescimento algal e na biorremediação do efluente utilizado como substrato. Esta abordagem decorre de se saber que existe uma vasta gama de interações entre estes dois microrganismos que data praticamente desde o seu surgimento na história evolutiva da Terra. Tais interações podem ser benéficas ou não, dependendo da espécie de bactéria em questão dado que muitas são parasíticas e como tal podem levar à morte da cultura de microalgas onde estão presentes. No entanto, o uso correto de uma sinergia entre algas e bactérias pode, decorrente da maior acessibilidade a nutrientes de outra forma inacessíveis às algas existentes em culturas, gerar um melhor crescimento de microalgas que irá aumentar o rendimento em biomassa e simultaneamente proporcionar, o tratamento do efluente utilizado como substrato pela cultura. Neste trabalho, os substratos utilizados foram três efluentes, um de lagar de azeite, outro lixiviado proveniente de um aterro e ainda águas residuais urbanas. Estes efluentes de origens diferentes apresentam, como é natural, características diferentes entre si, o que foi tido em conta na sua utilização como substrato. O processo foi avaliado com base nas seguintes monitorizações: concentração de células, concentração de macronutrientes, nomeadamente N e P, COD, entre outros. O efluente de lagar de azeite (OMWW) foi o primeiro a ser utilizado e devido às suas características físico-químicas foi o que sofreu uma diluição maior para garantir que haveria condições mínimas de sobrevivência das microalgas na cultura. Foram feitas duas séries de ensaios com este efluente (a segunda com maior diluição), tendo-se verificado que o crescimento das microalgas é afetado negativamente pela presença do efluente; como esperado os ensaios com maior diluição (0.25—0.5% v/v) foram aqueles que apresentaram um crescimento bastante aceitável, comparável com a referência (sem efluente e com nutrientes sintéticos). Nesta série de ensaios verificou-se uma diminuição significativa do COD e um correspondente up-take de N e P, o que representa uma efetiva biorremediação. O segundo efluente utilizado foi um lixiviado (LWW), tendo sido incorporado a níveis entre 5% (v/v) e 10% (v/v). Tal como com o efluente anterior, foram realizadas duas séries de ensaios. Na 1ª série testou-se a adição ou não de macronutriente, N e P, ao efluente LWW. O crescimento das microalgas foi, em qualquer dos casos, significativamente inferior ao verificado para o controlo (sem efluente e com nutrientes sintéticos). O ensaio com 10% de LWW foi o que apresentou os piores resultados de crescimento. Na 2ª série de ensaios foram introduzidas propositadamente bactérias proveniente de um meio misto (aeróbio/anaeróbio), tendo verificado uma influência positiva, ainda que modesta, sobre o crescimento microalgal. Em contrapartida o seu efeito na biorremediação foi misto, com os valores de CQO a manterem-se elevados e estáveis durante o ensaio, enquanto os valores de assimilação de macronutrientes foram superiores às culturas xénicas utilizadas. O último efluente utilizado foram as águas residuais urbanas (MWW). De facto, não se ensaiou um efluente, mas sim dois proveniente de duas etapas distintas do processo de tratamento de águas residuais: após crivagem e após tratamento aeróbio. Estes efluentes foram incorporados sem e com esterilização e ainda, no caso do esterilizado, adicionando bactérias aeróbias externas. Os resultados obtidos com estes efluentes foram satisfatórios, com os biorreactores com substrato proveniente dos primeiros passos do tratamento de águas residuais a registarem elevados rácios de crescimento, com particular destaque na cultura axénica onde se encontravam bactérias do próprio efluente; as culturas mistas de algas com bactérias alóctones ao efluente por sua vez registaram picos de crescimento, mas depois entraram numa longa fase de crescimento reduzido. No que respeita à biorremediação, apenas o CQO pôde ser testado e o que se verificou foi um declínio lento, mas constante do valor deste. Os dados obtidos no final do trabalho levaram-nos à conclusão que apesar de na maioria dos casos os efluentes utilizados resultarem em crescimento de biomassa algal, os melhores resultados ocorreram nas culturas mistas de bactérias e microalgas, particularmente as existentes no efluente MWW, onde as culturas indígenas foram testadas. Isto leva-nos a concluir que de modo a se obter um melhor rendimento global de microalgas, assim como um simultâneo tratamento do efluente, a melhor solução será utilizar culturas mistas destes organismos.
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Keywords
Assimilação Biorremediação Chlorella Vulgaris Cqo Efluente Sinergia