BRPI0805091A2 - processo para produção de biomassa, proteìnas e lipìdios de microalgas utilizando manipueira como substrato - Google Patents

Abstract

A presente invenção trata de um PROCESSO PARA PRODUçãO DE BIOMASSA, PROTEINAS E LIPIDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO MANIPUEIRA COMO SUBSTRATO, o qual vantajosamente utiliza como fonte de desenvolvimento das ditas microalgas os rejeitos da indústria de processamento de mandioca, notadamente a manipueira. O processo de acordo com a presente invenção compreende etapas básicas de preparação da manipueira, adaptação e preparação do inóculo com a microalga Chioreila minutissima DEB&B 013, cultivo da microalga em condições controladas e utilização de ar suplementado ou não com CO~2~, separação da biomassa algal para posterior processamento, opcionalmente, recirculação da fase aquosa no processo até que se atinja níveis de DQO e DBO aceitáveis pelas legislações ambientais.

Description

"PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA, PROTEÍNAS E LIPÍDIOS DEMICROALGAS UTILIZANDO MANIPUEIRA COMO SUBSTRATO"

Campo da Invenção

A presente invenção trata de um processo paraprodução de biomassa, proteínas e lipídios de microalgas, o qualvantajosamente utiliza como meio de cultivo das ditas microalgas osrejeitos da indústria de processamento de mandioca, notadamente amanipueira e as águas de lavagem de raízes e fécula.

O processo da presente invenção contribui, ainda, comouma solução para a redução da emissão de cargas poluentes noscursos de água, e desertificação do solo pelo acúmulo de sais minerais,uma vez que pelo presente processo obtém-se uma drástica reduçãodos valores de DQO (Demanda Química de Oxigênio) e DBO(Demanda Bioquímica de Oxigênio) presentes na manipueira, tendo emvista o seu aproveitamento como substrato.

Histórico da Invenção

A mandioca (Manihot esculento Crantz) pertence àfamília das Euphorbioceae e tem importância econômica para ospaíses tropicais. Existem dois grandes grupos de mandioca, o grupo damandioca doce (aipim ou macaxeira), de uso comum doméstico, e ogrupo da mandioca brava que pode conter uma quantidade acima de1.500 ppm de compostos cianogênicos, e preferida para aindustrialização em função da resistência a pragas.

A mandioca é uma das principais culturas alimentíciasmundiais, sendo a quarta mais importante nos países emdesenvolvimento e a oitava mais importante do mundo, com umaprodução anual da ordem de 215 milhões de toneladas ano (FAO -Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura -disponível em <http://www.fao.org/>, acessado em 29/09/2008), e umcrescimento anual médio da ordem de 2,8% ao ano. Os maioresprodutores são Nigéria, Brasil, Tailândia, Indonésia e Congo, querespondem por mais de 50% da produção. A mandioca suporta diversascondições climáticas, mas o seu cultivo é melhor entre 16 e 38C,apresentando produtividades médias da ordem de 15 t.ha'.ano1,embora em algumas regiões a produtividade possa ser superior a 35t.ha-'.αηο-'.

Pela ampla área abrangida pelos cultivos, seu uso sedesdobra em formas muito diversas de tecnologia, processos e, porconseguinte, de produtos, adaptados à realidade regional e aoconsumidor final; no entanto, a maior parte da mandioca é processadapara a produção de farinha ou de fécula.

A mandioca contêm cerca de 65% de água nas raízes,com aproximadamente 35% de amido. Nas fábricas de farinha demandioca, a prensagem da massa ralada produz cerca de 300 litros delíquido residual por tonelada de raiz e, nas fecularias, este valoraumenta para 600 litros de um efluente mais diluído, devido à adiçãode água durante sua produção. O líquido de prensagem das raízes demandioca ralada e de lavagem das raízes é a manipueira, um líquidobranco rico em matéria orgânica e cianetos, e que apresenta altopotencial poluidor.

Processamento da mandioca - produção de farinha ou de fécula

As raízes de mandioca previamente limpas (i.e., removidoo excesso de terra) são pesadas. A seguir, é feita a lavagem edescasque, que podem ser simultâneos. A mandioca lavada é a seguirralada, prensada e tostada, dando como produto a farinha demandioca e como resíduo liquido a água de prensagem, a manipueira.

Na produção de fécula, as raízes descascadas sãomoídas através de um cilindro rotativo que funciona com altavelocidade, conhecido como cevadeira, que causa rompimentocelular e conseqüentemente liberação do amido. A separação doamido e das fibras é feita em peneiras cônicas rotativas, com lavagemcom água. O resíduo fibroso é conduzido para tratamento, enquanto asuspensão de amido é purificada e concentrada por centrifugação,para retirada do amido solúvel e partículas estranhas. O amidoconcentrado é bombeado para um filtro a vácuo ou para umdesidratador centrífugo. O amido desidratado segue uma válvularotativa que o dosa para um secador pneumático de corrente contínuatipo "Flash Drier".

Nesse processo, o resíduo da centrifugação da fécula é amanipueira diluída, isto é, misturada à água de lavagem do amido.

As fibras resultantes da extração do amido sãocanalizadas para tratamento ou secagem (para preparo de rações).Além da farinha e da fécula, outros produtos como polvilho, tapioca efarinha d'água são produzidos a partir da polpa da mandioca.

A destinação da mandioca varia em cada país, sendousada primariamente para alimentação humana, mas também paraalimentação animal e para produção de álcool. Considerando aprodução média brasileira de 2003-2008, da ordem de 25 milhões detoneladas/ano, com processamento industrial da maior parte daprodução, gerou-se um volume de manipueira da ordem de 6 bilhõesde litros de efluente concentrado.

Esse resíduo líquido é altamente poluidor, porque possuiuma carga de matéria orgânica alta, alem de substâncias tóxicas queliberam cianetos. A Tabela 1 apresenta a composição média damanipueira não diluída:

Tabela 1 - Composição média da manipueira

Parâmetro Unidade Valor médio<table>table see original document page 5</column></row><table>Analisando a Tabela 1, nota-se que além da alta cargapoluidora da manipueira, existe um teor importante de cianetos -substâncias tóxicas para animais e algumas plantas e microrganismos.Uma fração de 10% desse cianeto encontra-se na forma livre, e orestante encontra-se na forma ligada a glicosídeos como a linamarina,o que impede o uso direto da manipueira como complemento dealimentação animal por exemplo, e seu descarte em corpos hídricos.

Alternativas para a destinação da manipueira são afertirrigação ou a biodegradação em biodigestores - mas, novamente,há limitações quanto à aplicação em solos e essa destinação é antesuma forma de evitar a poluição de corpos hídricos, do quepropriamente o aproveitamento dos nutrientes presentes no efluente.

O emprego de conhecimentos técnico-científicos paraum melhor gerenciamento da manipueira, visando seu emprego maisracional, econômico e de menor impacto ambiental é de fundamentalimportância.

Estado da Arte

Microalgas são organismos que contém clorofila, realizama fotossíntese, englobam uma grande variabilidade morfológica,estrutural e metabólica, incluindo até mesmo alguns gruposprocarióticos. Grande parte desses organismos são encontrados naágua, de forma livre, fazendo parte do fitoplâncton e são a base dacadeia alimentar nos ecossistemas aquáticos, respondendo por até 50%da fixação de carbono e produção de oxigênio do planeta (OLIVEIRA,A. Crescimento das diatomáceas bacillariophyceae Chaetocerus sp„Skeletonema costatum e Thalassiosira fluviatilis em diferentes meios decultura e em condições controladas de temperatura e salinidade.Dissertação de Mestrado em Aqüicultura, Departamento deAquicultura, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1993).As microalgas têm sido tradicionalmente classificadas pordiversos critérios, como tipos de pigmentos, a natureza química dosprodutos de reserva e pelos constituintes de parede celular (TOMASSELI,L. The microbial cell, in. RICHMOND, A. (Ed), Handbook of MicroalgalCulture: biotechnology and applied phycology. Oxford: BlackwellScience, p. 3-19,2004). As microalgas formam um grupo heterogêneo deorganismos que engloba todos os microrganismos fotossintetizantes,sejam eucarióticos ou procarióticos, geralmente unicelulares, gram-negativos.

O número de espécies de microalgas é muito grande,porém ainda desconhecido, estima-se que podem existir entre 200.000até alguns milhões de representantes. As microalgas são fontesilimitadas de biomoléculas de interesse farmacêutico, alimentar, assimcomo outras substâncias de interesse comercial (PULZ, O., GROSS, W.Valuable products from biotechnology of microalgae. AppliedMicrobiology and Biotechnology, 65 (6), p.635-648, 2004).

Segundo (RICHMOND, A. Handbook of Microalgal MassCulture - CRC Press, USA, 1986), a produção microalgal pode serjustificada em razão de inúmeras vantagens, dentre as quais podem serdestacadas:

- processo biológico eficiente que transforma energia solar em matériaorgânica, sendo que muitas espécies crescem mais rapidamente que asplantas terrestres, fato que possibilita maiores produtividades embiomassa;

- sua natureza unicelular assegura uma biomassa com mesmacomposição bioquímica, o que não ocorre nas plantas terrestres, queapresentam compostos localizados em partes específicas, tais como,nos frutos, folhas, sementes ou raízes;- através do controle das condições ambientais de cultivo, tais como,luz, temperatura e nutrientes, muitas espécies podem ser induzidas asintetizar e acumular altas concentrações de proteínas, carboidratos,lipídios, etc. Esses compostos têm elevado valor comercial,principalmente por serem considerados oriundos naturais;

- podem crescer bem em regiões com extremas condições climáticas.Os cultivos podem ser desenvolvidos com água marinha ou deestuários, a qual não pode ser convencionalmente empregada nocultivo de plantas com valor para a agricultura, ou com águasresiduárias provenientes de diversos processos de produção, tais como,agropecuária, indústria e dejetos domésticos, por exemplo;

- o ciclo de vida da maioria das microalgas se completa em poucashoras, o que favorece a seleção de cepas e o melhoramento genéticodas espécies.

Quanto à nutrição, para um crescimento ótimo, asmicroalgas têm necessidade de uma série de nutrientes. Entre osdiferentes gêneros e espécies, ocorrem muitas variações relacionadasprincipalmente à quantidade dos nutrientes no meio. Ainda assim, estasnecessidades nutricionais são dependentes de distintas condiçõesambientais (ABALDE J. C. A., FIDALGO J. P., TORRES E., HERRERO, C.Microalgas: Cultivo y Aplicaciones. La Corunã: Serviço de Publicaciones,p. 210, 1995). Os macronutrientes de que as microalgas necessitam sãocarbono, nitrogênio, oxigênio, hidrogênio e fósforo, além de cálcio,magnésio, enxofre e potássio. Quanto aos micronutrientes, geralmentenecessitam de ferro, manganês, cobre, molibdênio e cobalto, enquantoalgumas microalgas necessitam também de baixas concentrações devitaminas no meio de cultura (GHILLARD, R. R. L. Culture ofphytoplankton for feeding marine invertebrates. In: SMITH, W. L.,CHANLEY, Μ. H (Eds) Culture of Marine Invertebrate Animais. PlenumPress, New York, p.29-60,1975).

Os elementos nutritivos mais importantes são o carbono,nitrogênio, fosfatos, sais de magnésio, potássio e cálcio. Elementos emconcentrações menores como manganês e cobalto são indispensáveisem uma série de atividades metabólicas importantes. As fontes maisimportantes de carbono são os carboidratos. O nitrogênio encontra-seno material protéico e nos produtos de sua degradação, sendofornecido através de sais amoniacais.

O primeiro cultivo unialgal foi realizado por Beijerinck em1890 com Chlorella vulgaris (COLLA L., RUIZ W. A., COSTA J. Α. V.,Metabolismo de carbono e nitrogênio em microalgas. Vetor, 12, p.61 -78, 2002). O cultivo em grande escala realmente começou a ser focode pesquisa em Stanford, na Califórnia, de 1948 a 1950, com afinalidade de utilização de técnicas laboratoriais para o cultivo emescala comercial (RICHMOND A., Handbook of microalgal mass culture.Boston: CRC, 1990, e BOROWITZKA Μ. A., Commercial production ofmicroalgae: ponds, tanks, tubes and fermenters. Journal ofBiotechnology, 70, p.313-321, 1999). Duranteasegunda Guerra Mundiala Chlorella sp. também havia sido investigada por pesquisadoresalemães devido ao potencial em duplicar sua biomassa algumas vezespor dia em laboratório com iluminação adequada, sendo que a mesmaproporcionaria uma estocagem de fontes de alimentos, principalmentede proteínas. A primeira planta piloto de Chlorella sp. foi construída eoperada em 1951 na cidade de Cambridge, nos Estados Unidos. Nosanos 80 cerca de 46 fábricas de microalgas na Ásia produziam mais de1000 kg de microalgas por mês e em 1996 e de acordo comBOROWITZKA (1999) cerca de 2000 toneladas de Chlorella sp. foramproduzidas comercialmente somente no Japão.A Chlorella sp. é uma microalga eucariótica esférica comdiâmetro variando entre 5-10 μιη, pertencente a divisão Chlorophyta eordem Chorococcales (MORAIS M. G., Fixação de dióxido de carbono eprodução de ácidos graxos por microalgas. Dissertação de Mestradoem Engenharia e Ciência de Alimentos. Rio Grande, 2006). A produçãocomercial desta microalga é dirigida ao consumidor de alimentossaudáveis e o custo de produção é de aproximadamente US$ 10-15 porquilograma em peso seco. É uma alga rica em nutrientes: contémaproximadamente 60% de proteínas - mais que a soja, a carne bovina eo trigo; 13% de carboidratos, 9% de lipídios e 5% de clorofila; mais de 20tipos de vitaminas e sais minerais, com destaque para beta caroteno(vitamina A) e vitamina Bl2, contendo 15 vezes mais clorofila queespinafre, 20 vezes mais vitamina E que o leite e 5 vezes mais vitamina Bque o arroz integral. A eficiência protéica da chlorella é alta, e essemicrorganismo pode ser usado como alimento, por ser consideradoGRAS (reconhecido como seguro, pela US-FDA, Food and DrugAdministration, USA).

As microalgas ainda não são bem estudadas pelo pontode vista biotecnológico. Na verdade, entre as dezenas de milhares deespécies que acredita se existir, apenas alguns milhares são mantidasem coleções, algumas centenas são investigadas pelo teor químico eapenas um punhado são utilizadas em escala industrial.

O cultivo de algas tem beneficiado também o seqüestrode carbono, pois as mesmas realizam a fotossíntese ao capturarem oCO2 da atmosfera, beneficiando enormemente o mecanismo dedesenvolvimento limpo (MDL). O que falta ainda é uma metodologiaaprovada pelos os órgãos regularizadores para quantificar a captaçãode CO2 pelas microalgas.De um modo geral, as algas necessitam, para seucrescimento, de luz, água, sais minerais e de certa quantidade dedióxido de carbono (CO2).

Partindo desse conhecimento, e a através de longosestudos e experimentos, o Depositante verificou que a utilização damanipueira proveniente do processamento da mandioca em feculariase farinheiras, com ou sem suplementação com CO2, apresenta grandepotencial para produção de biomassa algal, de diversos gêneros eespécies, notadamente de Chlorella sp., para aplicação naalimentação humana e animal, bem como para produção de outrasmoléculas de interesse comercial.

Descrição Resumida da Invenção

As microalgas, quando cultivadas em meios adequados,podem duplicar sua biomassa rapidamente. São, também capazes deconsumir fontes complexas de carbono, como carboidratos e ácidos.

Estas características, aliadas à simplicidade das técnicas de cultivo,tornam o cultivo de microalgas em manipueira o objeto principal deinteresse da presente invenção.

Portanto, .a presente invenção tem como objetivoespecífico prover um processo para a produção de biomassa, proteínase lipídios de microalgas, utilizando a manipueira gerada noprocessamento da mandioca, como meio ou substrato de cultivo.

Mais especificamente, a presente invenção tem comoobjetivo prover um processo de produção de biomassa de microalgas apartir das águas residuais do processamento de mandioca, ditamanipueira, gerada na prensagem da mandioca ralada e na lavagemdas fibras e centrifugação da fécula.

Mais especificamente ainda, a presente invenção temcomo objetivo prover um processo de produção de microalgas a partirda manipueira, gerada na prensagem da mandioca ralada e nalavagem das fibras e centrifugação da fécula, as ditas microalgassendo selecionadas dentre um ou mais dos gêneros (espécies) do grupocompreendendo Amphidinium sp. e outros membros da classeDinophyta, Chlorachnion sp. e outros organismos da classeChlorachniophyta, Botryococcus sp., Chlamydomonas sp., Chlorella sp.,Chloroehytrium sp., Chloroeoeeum sp., Chloromonas sp., Chorieystis sp.,Coccobotrys sp., Coelastrum sp., Cystomonas sp., Dactyloeoecus sp.,Desmodesmus sp., Dictyocoeeus sp., Dunaliella sp., Haematocoeeussp., Mierospora sp., Pediastrum sp., Pseudochlorella sp., Seenedesmussp., Tetraeystis sp., Tetradesmus sp., Tetraselmis sp., Tetraspora sp.,Volvox sp., e outros membros da classe Chlorophyeeae , Mieromonas sp.e outros membros da classe Prasinophyeeae sp., Aetinastrumsp., Desmococcus sp., Muriella sp., Nannoehloris sp., Ooeystis sp. eoutros membros da classe Trebouxiophyceae, Chlorocystis sp.,Cladophoropsis sp., Halochloroeoceum sp. e outros membros da classeUlvophyeeae, Chroomonas sp. e outros membros da classeCryptophyeeae, Anabaena sp., Aphanizomenon sp., Ap hanoeapsasp., Arthrospira sp., Calothrix sp., Chrooeoeeus sp., Crinalium sp.,Fiseherella sp., Fremyella sp., Limnothrix sp., Lyngbya sp., Mieroeoleus sp.,Microeystis sp., Nodularia sp., Nostoe sp., Oscillatoria sp., Spirulina sp.,Synechocoeeus sp., Synechoeystis sp. e outros membros da divisãoCyanobaeteria, Euglena sp. e outros membros da classeEuglenophyeeae, Cyanophora sp. e outros membros da divisãoGlaueophyta, Isoehrysis sp., Pavlova sp. e outros membros da divisãoHaptophyta, CyeIoteIIa sp., Phaeodaetylum sp., Skeletonema sp.,Thalassiosira sp. e outros membros da classe Bacillariophyceae,Chromulina sp. e outros membros da classe ChrysophyeeaelNannochloropsis sp., Phaeobotrys sp., Heterosigma sp., Botrydium sp.,Heterococcus sp., Xanthonema sp. e outros membros da divisãoHeterokontophyta, Cyanidium sp.( Dixoniella sp., Galdieria sp., Porphyrasp., Porphyridium sp., Rhodospora sp. e outros membros da classeRhodophyceae; Choleochaete sp., Arthrodesmus sp., Cosmarium sp.,Desmidium sp., Euastrum sp., Spirogyra sp., Zygnema sp. e outrosmembros da divisão Charophyta. Não obstante, a presente invençãopode compreender outros gêneros (espécies) de microalgas além dosaqui relacionados.

Um objetivo especialmente contemplado pela presenteinvenção é o uso da microalga Chlorella minutissima DEB&B 013, emprocesso de produção de biomassa, proteínas e lipídios a partir damanipueira, gerada como resíduo do processamento de mandiocapara produção de farinha ou fécula.

Portanto, resumidamente, a presente invenção tem porobjetivos a reciclagem e utilização da manipueira como meio decultivo para produção de biomassa algal rica em proteínas, lipídios edemais produtos de interesse comercial, notadamente biomassa deChlorellal e promover a redução dos níveis de DQO e DBO damanipueira descartada no processo de produção de farinha ou féculade mandioca.

Citação das Figuras

As figuras em anexo servirão para proporcionar ummelhor entendimento dos objetivos e processo da presente invenção.Algumas delas se referem ao cultivo da microalga Chlorella sp., porémdeve ser entendido que. o processo não é exclusivo nem limitado aocultivo dessa microalga, podendo evidentemente ser utilizado paraoutros gêneros e espécies.

A Figura 1 ilustra um fluxograma mostrando as principaisetapas de um processo típico de processamento de mandioca para aprodução de farinha e/ou fécula, e mostrando também em que etapasforma-se o resíduo manipueira.

A Figura 2 ilustra um fluxograma mostrando as principaisetapas do processo de cultivo de Chlorella sp., em manipueira, segundoa presente invenção, destacando a redução de DBO e DQO damanipueira, com reciclos de sobrenadante.

A Figura 3 ilustra um modelo esquemático dosfotobiorreatores do tipo coluna utilizados nos experimentos do processodo invenção. Nessa figura, representa-se: 1 - um banco de lâmpadasfluorescentes, 2 - cilindro de CO2, 3 - linha de CO2, 4 - bomba de ar, 5 -linha de ar, 6 - misturador de gases, 7 - linha de ar ou ar enriquecidocom CO2, 8 - fotobiorreator com meio de cultivo à base de manipueira,9 - hipoclorito de sódio para tratamento de gases de exaustão.

A Figura 4 ilustra um modelo de estufa com suasrespectivas dimensões com foto período utilizada nos experimentos comfotobiorreatores tubulares, segundo a presente invenção. Nessa figura,representa-se: 1 - reatorese elétricos, 2 - temporizador e controladordigital, 3 - tomadas elétricas, 4 - bateria de lâmpadas fluorescentes.

A Figura 5 ilustra um grrgnjo dos fotobiorreotores nasprateleiras da estufa com fotoperíodo durante os experimentos parateste da manipueira com diferentes proporções ar/C02, segundo apresente invenção. Nessa figura, representa-se: 1 - um banco delâmpadas fluorescentes, 2 - cilindro de CO2, 3 - linha de CO2, 4 - bombade ar, 5 - linha de ar, 6 - misturador de gases, 7 - linha de ar ou arenriquecido com CO2, 8 - filtros e reguladores de vazõa de gás, 9 -fotobiorreatores com meio de cultivo à base de manipueira.

A Figura 6 é um gráfico ilustrando o evolução docrescimento em termos .de biomossg de Chlorella sp. produzida, emcultivo de manipueira (0 a 80% de diluição) e sua comparação com omeio MBM.

Descrição Detalhada da Invenção

Estudos realizados pelo Depositante mostraram que amanipueira contém praticamente todos os elementos minerais, bemcomo inúmeros compostos orgânicos necessários ao crescimento devários gêneros e espécies de microalgas.

Assim, o processo de produção de biomassa, proteínas elipídios de microalgas, de acordo com a presente invenção,vantajosamente utiliza a manipueira, produzida como resíduos noprocesso de mandioca para a produção de derivados, notadamente,tarinha e fécula de mandioca.

A manipueira utilizada nos estudos e experimentos doprocesso da presente invenção foi cedida pela Empresa PodiumAlimentos - Comercial Agrícola Anhumaí Ltda - Paranavaí- PR- Brasil, aqual denominaremos a seguir como "Manipueira-Podium". A Tabela 2apresenta a composição típica da "Manipueira-Podium".

Tabela 2 - Comparação da Manipueira - Podium.

<table>table see original document page 15</column></row><table><table>table see original document page 16</column></row><table>

Fonte: Análise físico-química da água de lavagem da mandioca cedida pela empresaPodium Alimentos - Comercial Agrícola Anhumaí Ltda. de Paranavaí e tambémrealizada pelo CEPPA - UFPR, em agosto de 2007.

O processo segundo a presente invenção compreende aprodução em larga escala de biomassa algal utilizando a manipueiraproveniente do processamento da mandioca na fabricação de farinhae fécula.

A apresenta um fluxograma simplificado das operaçõesunitárias mais importantes de uma indústria de processamento demandioca para produção de farinha ou fécula. A manipueira geradana prensagem da mandioca ralada ou na lavagem das fibras e dafécula é conduzida por bombeamento através de tubulações e/oupelo uso da gravidade e/ou canaletas, ou ainda pelo emprego decaminhões cisterna, até planta de produção de microalgas.

Na unidade de produção de microalgas, ilustrada naFigura 2, a manipueira poderá ser transferida diretamente aos tanquesde cultura ou então armazenada em recipientes adequados, depreferência vedados para evitar contaminação externa, podendosofrer um pré-tratamento que tem função preservativa, de naturezafísica, química e/ou biológica.Os estudos realizados pelo Depositante demonstraramque a manipueira, além de água, possui concentrações importantes desais minerais, em especial potássio, fósforo, enxofre, cálcio, magnésioentre outros. Observou-se, igualmente, que os componentes orgânicostais como açúcares residuais, proteínas solúveis, etc., presentes namanipueira, tomam a mesma um excelente substrato para o cultivo devários grupos (espécies) de algas.

Os rendimentos em termos de biomassa que foramobtidos são compatíveis aos meios clássicos descritos na literaturainternacional. Constatou-se, também, que a manipueira poderá serutilizada no cultivo de algas para produção de biomassa protéica damaneira como é descartada pelas indústrias, podendo, casonecessário, ser diluída em água, acrescida ou não de outras substânciasquímicas, tendo por finalidade ajustar seu pH e/ou complementardeterminados macronutrientes e/ou micronutrientes. Em determinadoscasos, a manipueira poderá ser filtrada e/ou clarificada utilizando-secarvão ativado, leito de areia com diferentes granulometrias, ouagentes floculantes, dependendo da concentração de sólidos emsuspensão nos diferentes tipos de manipueira. Observou-se, igualmente,que a pasteurização e/ou esterilização da manipueira não proporcionadiferença significativa na produção de biomassa, sendo, portanto, umaoperação unitária dispensável, embora possa ser empregada quandose fizer necessário.

O inóculo para a produção de biomassa é propagado apartir de cultivos em escala de laboratorial, passando por reatores emescala crescente de volume, até a formação de uma biomassa algalsuficiente para início do cultivo em tanques de produção. Os tanquespara a propagação dos inóculos poderão ser de diferentes formatose/ou tamanhos, abertos ou fechados, aerados ou não, agitados ounão, contínuos, semicoritínuos ou descontínuos, alimentados ou não;horizontais ou verticais, do tipo raceway, de placas ou tubulares, ovais,circulares, retangulares, quadrados, etc.

A produção de microalgas em meio de cultivo a base demanipueira, tal como preconizado na presente invenção, pode serrealizada de acordo com o fluxograma ilustrado na Figura 2. Os cultivosem ar aberto compreendem o uso de tanques naturais ou artificiais,com volume que podem variar entre algumas dezenas de litros atévários milhões de litros. Esses tanques ocupam grandes áreas, podendoaté mesmo atingir, em média, 10.000 m2 no caso de um único tanque.Não é recomendável utilizar tanques profundos, de um modo geral nãodevem ultrapassam 0,5 m de coluna de água para não dificultar apenetração da luz, o que reduz o processo da fotossíntese. Os tanquesutilizados na produção de algas a partir da manipueira poderão serhorizontais ou verticais, do tipo raceway, de placas ou tubulares, ovais,circulares, retangulares ou quadrados, contínuos, semicontínuos oudescontínuos, alimentados ou não, agitados ou não. Quando utilizado,o sistema mais comum de agitação emprega pás, que são agitadasmecanicamente e são distribuídas em espaços regulares por toda asuperfície do tanque, ou então localizadas nas extremidades ou nocentro do tanque.

Concomitantemente com a agitação por pás, pode seefetuar injeção de ar, comprimido ou não. Esse ar poderá ser filtrado ounão. Os reatores poderão ser fechados, através do uso de umacobertura removível, porém, por questões óbvias, essa coberturadeverá ser construída de um material transparente ou translúcido à luz,natural ou artificial.

A separação ou colheita da biomassa algal produzidapoderá ser realizada de maneira contínua, semicontínua oudescontínua, manual ou mecânica, floculada ou não, utilizandocentrífugas, filtros, filtros prensa, peneiras, decantadores ou ciclones. Abiomassa poderá ser extrusada ou não, seca naturalmente ou emsecadores de leito fixo òu móvel, ou por atomização (spray-drier) outambor rotatório.

A produção de proteínas e lipídios de microalgas a partirde manipueira, de acordo com a presente invenção, compreende asseguintes etapas básicas (Figura 2):

(i) adequação da manipueira por adição de água e álcali até que seatinja um valor de pH em torno de 6,0 -11,0;

(ii) transferência da manipueira pré-ajustada para um tanque deinoculação;

(iii) adição de microalga ao tanque de inoculação até que se atinjauma concentração em torno de 0,2g/L de biomassa inicial no meio decultivo a base de manipueira;

(iv) transferência da manipueira inoculada para um tanque de cultivode biomassa algal;

(v) injeção de ar contendo de 0,03-100% de dióxido de carbono aotanque de cultivo de biomassa algal;

(vi) manutenção da biomassa algal a uma temperatura média entre 25-35°C, sob intensidade luminosa natural;

(vii) transferência da biomassa algal para uma unidade de separação,onde será gerada uma fração de biomassa algal e uma fração desobrenadante aquoso;

(viii) reciclagem da fração de sobrenadante aquoso para o tanque deinoculação.

Opcionalmente, o processo inclui uma etapa (ix) derepetição das etapas (iii)-(viii) até que se atinja um valor de DQO naordem de 15 mg/L O2 e uma DBO menor que aproximadamente 5 mg/LO2 na fração de sobre η a d a η te aquoso produzido na etapa (vii). Ainda,opcionalmente, o processo pode incluir três ou mais ciclos deprocessamento de uma mesma carga de manipueira.

Conforme acima descrito, no processo da presenteinvenção, o primeiro sobrenadante gerado na etapa (vii) é inoculadopara servir como substrato para um segundo ciclo de produção debiomassa algal, permitindo assim o estabelecimento de umprocedimento otimizado de cultivo para a microalga, com integralaproveitamento de toda a matéria orgânica e inorgânica presente namanipueira. O tempo de cultivo algal no tanque é normalmente decerca de 10-15 dias, porém tempos maiores ou menores poderão serempregados, dependendo das condições de processo, da origem equalidade da manipueira, da microalga e outros fatores.

Após o cultivo e a primeira separação de biomassa(primeiro ciclo), o sobrenadante geralmente apresenta um pH próximoao inicial, não havendo necessidade de sua correção, pois ainda estána faixa ideal para o cultivo de microalga. Os sobrenadantes aquososrecirculados podem também ser misturados com manipueira pura nosdiferentes estágios, como forma de enriquecer em termos decompostos orgânicos e minerais antes da inoculação com biomassaativa de microalga para a condução de um novo ciclo ou batelada.

Vantajosamente, o fluxo de ar de alimentação dotanque de cultivo de biomassa algal é enriquecido com cerca de 0,5-15% de CO2, o qual pode ser de alta pureza, de cilindros de gáscomprimido, ou mesmo proveniente de processos industriais defermentação ou combustão, sem ou com a presença de outros gasescomo N2 e O2. Um percentual de dióxido de carbono preferido napresente invenção é de cerca de 0,04%.Mais vantajosamente, ainda, à medida que se completacada ciclo e após a remoção da biomassa algal, os sobrenadantesaquosos são novamente re-inoculados com biomassa ativa demicroalga de forma que a concentração inicial nos tanques debiomassa algal se situe na ordem de 0,2 g/L de biomassa no meio decultivo a base de manipueira. Da mesma forma, prefere-se que aintensidade luminosa nos tanques de biomassa algal esteja na ordemde 0,02 a 2 mmol fótons.rrRs-', 12/12h dia.

Além de não passar por processos de esterilização, areciclagem do sobrenadante aquoso garante o êxito econômico eambiental do processo segundo a presente invenção, pois propicia umaproveitamento integral dos elementos orgânicos e inorgânicospresentes na manipueira para produção de biomassa algal.

Ademais, obtém-se o tratamento biológico damanipueira utilizando as microalgas, com conseqüente redução dasaltas taxas de DQO e DBO presentes nesse rejeito das indústrias deprocessamento de mandioca. Esse tratamento biológico revela-se maissignificativo após a realização de três ou mais ciclos de processamentode uma mesma carga de manipueira, de acordo com o processo dapresente invenção.

O processo segundo a presente invenção contribui,igualmente, com a legislação ambiental vigente, pois se trata de umatecnologia ecologicamente correta e sustentável, e tem como produtofinal uma biomassa algal rica em proteínas e lipídios, além de promovera liberação de oxigênio ao meio ambiente. Desta forma, o processo dapresente invenção é extremamente importante em termos de reduçãodo impacto ambiental gerado pelas indústrias de processamento demandioca.Estudos em laboratório mostraram que concentraçõesmoderadas de manipueira permitem melhor crescimento da biomassa,de forma que com a cultura em ciclos, a produção máxima debiomassa é limitada no primeiro ciclo, aumenta nos dois ciclos seguintese decai no quarto ciclo. Isto ocorre em função de que ao mesmotempo em que o efeito inibidor das altas concentrações de manipueiravai diminuindo ao longo dos ciclos, também os micronutrientes emacronutrientes presentes no sobrenadante reciclado vão se exaurindona medida em que a biomassa algal vai sendo produzida. Assim, parase manter os ciclos com taxas equivalentes de produtividade em termosde biomassa algal, se faz necessário suplementar o sobrenadante comuma fração de manipueira fresca para compensar a quantidade demicronutrientes e macronutrientes perdidos nos ciclos anteriores. Porém,nos casos em que o principal objetivo seja se obter uma redução dacarga poluente da manipueira, tais reposições podem ser dispensadas.

Para avaliação do crescimento algal nas diferentescondições experimentais estudadas foram recolhidas amostras (emduplicata) a cada dois dias para análise por peso seco. A biomassa foifiltrada à vácuo em papel filtro de 0,45 μιη e em seguida lavada comágua destilada e seca por 24 horas em estufa a IOO0C. Os dadosencontram-se compilados na Tabela 3 abaixo.

Tabela 3 - Biomassa algal produzida nos diferentes ciclos de reutilizaçãodos sobrenadantes da manipueira.

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Constata-se, na tabela acima, que no passar dos ciclos,os micronutrientes e macronutrientes são consumidos. Observou-setambém uma redução nos valores de DQO e DBO após o primeiro e osegundo ciclo de cultivo, chegando a taxas muito próximas de zeroapós conclusão do quarto ciclo, conforme ilustrado na Tabela 4 aseguir. As análises de DBO e DQO foram realizadas segundo StandardMethods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed. 1998,Hach Company e WTW.

Tabela 4 - Redução dos níveis de DQO e DBO ao longo dos ciclos dereciclagem dos sobrenadantes de manipueira.

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A presente invenção será adicionalmente descrita pormeio dos Exemplos a seguir que, de uma forma não Iimitativa de seuescopo, representa uma realização preferida.

Microalqa Chlorella minutissima DEB&B 013

A Chlorella minutissima DEB&B 013, selecionada a partirdo Banco de Culturas da Divisão de Engenharia de Bioprocessos eBiotecnologia da UFPR, foi a microalga contemplada para os estudosespecíficos do processo da presente invenção, embora outrasmicroalgas, sozinhas ou em suas misturas, possam ser igualmenteempregadas para a produção de biomassa, proteínas e lipídios a partirda manipueira produzida em indústrias de processamento demandioca.

A Chlorella minutissima DEB&B 013 apresenta crescimentoelevado em faixas de temperaturas variando de 15 a 45°C, em pHligeiramente alcalino. Essas características fisiológicas da Chlorellaminutissima DEB&B 013 propiciam grande potencial para o seu cultivoem manipueira, pois esse resíduo, quando descartado nas farinheiras efecularias, apresenta altas cargas orgânicas e de sais minerais.

Além disso, as faixas de temperaturas consideradasótimas para o cultivo de Chlorella minutissima DEB&B 013 são próximasàs médias de temperaturas das regiões, no Brasil, onde é cultivada dmandioca, justamente onde se encontram instaladas as indústrias deprocessamento. Com isso, praticamente elimina-se a necessidade deaquecimento dos tanques de produção algal, também chamados defotobiorreatores.

A Chlorellal assim como outras microalgas, necessitaalém de uma fonte de carbono, também de uma fonte de nitrogênio,fósforo e outros micronutrientes. Embora a Chlorella possa crescerfotoautotroficamente, a captação de CO2 do ar depende do pH domeio de cultivo. Quanto maior o pH do meio, mais facilmente o CO2 daatmosfera migra para seu interior e se converte em CO32". Porém, em pHacima de 11, não ocorre bom crescimento de Chlorella, provavelmentedevido ao efeito da grande alcalinidade sobre os processosmetabólicos. O gás carbônico presente na atmosfera dissolve-se nomeio de cultivo, fazendo parte do equilíbrio:

CO2 5 HCO3 S CO32-

De forma a suprir carbono extra para processosautotróficos, muitos dos meios de cultivo de microalgas apresentam emsua composição carbonatos e bicarbonatos, capazes de fornecer osíons CO32- e HCO3". Em alguns meios é feita a suplementação decarbono com acetato ou monossacarídeos como glicose.

Na produção de microalgas, os maiores impactos emtermos financeiros são, primeiramente, mão de obra e a seguir são oscustos com os meios de cultivo. Assim, as possibilidades de reduzir oscustos dos meios de cultivo de microalgas são significativamentedesejáveis. A Tabela 5 ilustra a quantidade de sais, em gramas,necessária para a produção de 1000L de meios MBM (Meio BristolModificado) e MC (Meio Chlorella), ambos meios típicos para cultivo demicroalgas.

Tabela 5 - Comparação dos Meios MBM, MC e Manipueira.

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Fonte: WATANABE, A. List of algal strains in collection at the Institute of Applied MicrobiologyUniversity of Tokyo. J. Gen. Appli. Microbiol. 6, p.l - 4. 1960.

Exemplo 1: Adaptação da microalqa à manipueiraEstudos prévios de adaptação da Chlorella minutissimaDEB&B 013 em misturas crescentes (5,10, 20, 40, 60, 80, 100%) demanipueira ao meio de cultura MBM foram avaliadas. Esse mesmoprocedimento poderá ser aplicado caso se justifique para outrosgêneros e/ou espécies de microalgas quando cultivadas emmanipueira, inclusive pelo emprego de outros meios que não o MBM,porém mais específicos para cada grupo algal. Essa adaptação foirealizada em provetas de 2L, contendo 1500 mL de meio ou em outrosistema semelhante de cultivo. Sendo que o meio contendo 5%manipueira + 95 % meio MBM foi utilizado para inocular o meiocontendo 10% manipueira, e assim sucessivamente, até o cultivo finalem manipueira pura da cultura previamente adaptada.

Os frascos foram transferidos para uma sala climatizadade 3,5 m X 2,5 m X 2,5m, com temperatura controlada na faixa de 30 0C(±2 0C), através de uso de um condicionador de ar split, Marca CônsulAmbiense (12.000 BTU/h). Nessa sala foram instaladas duas estufas comfotoperíodos para controle de tempo ciclomático digital marca FullGauge modelo PROGS I com alimentação direta de 220 VCA,contendo doze lâmpadas fluorescentes 20 Watts luz do dia, com doisreatores eletrônicos e uma tomada auxiliar de quatro pontos porprateleira, sistema de funcionamento automático e manual e estruturaem aço revestido em fórmica branca para melhorar a iluminação,conforme ilustrado na Figura 5. A iluminância dos fotobiorreatores foi de1.500 Lux fornecida por lâmpadas fluorescentes do tipo luz do dia, porum período de 12 horas, alternados com 12 horas de ambiente escuro.

O tempo de cultura foi de 14 dias para todos os experimentos.

Cada estufa possui três prateleiras com fotoperíodocomportando, cada uma, seis fotobiorreatores. O arranjo dessesfotobiorreatores está representado esquematicamente na Figura 5.O volume das culturas foi mantido constante pelareposição diária de água destilada para compensar as perdas porevaporação.

Os cultivos foram aerados com ar comprimido, a umavazão de 1800NmL/min, e incubados por um período de 15 dias, nosquais foram mantidos constantes os seguintes parâmetros preferenciais:temperatura 35°C (± 2°C), aeração de 1800NmL/min, 1500 Lux deintensidade de irradiação luminosa por períodos de 12 horas alternadoscom 12 horas no escuro. A intensidade de luz no interior da incubadorafoi avaliada diariamente, neste caso utilizando Iuximetro digital MinipaMLM 101. Para acompanhamento do crescimento algal foram tiradasamostras a cada dois dias para análise por peso seco. A biomassa algalformada após 15 dias de cultura foi filtrada a vácuo em papel filtroMilipore com 0.45 μιτι de porosidade, seguida de lavagem com águadestilada e secagem por 24 horas em estufa a IOO0C. Os resultadoscontidos na Tabela 6 a seguir representa a média de 3 determinaçõespara cada uma das condições estudadas.

Tabela 6 - Adaptação de Chlorella minutissima DEB&B 013 em diferentesconcentrações de manipueira

<table>table see original document page 27</column></row><table>Esse processo de adaptação prévia das microalgas àmanipueira possibilita obtenção de resultados mais expressivos emtermos de produtividade média diária de biomassa (da ordem de 0,2g.^.dia L-') quando comparado com um processo no qual a microalganão passa por essa adaptação prévia (produtividade da ordem de 0,7g.n.dia L-').

A Tabela 7 mostra que no cultivo de Chlorella minutissimaem manipueira houve produção significativa de proteínas e lipídios:

Tabela 7 - Teor de lipídios e de proteínas no final do cultivo doTratamento I.

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Exemplo 2: Adaptação da microalga à manipueira com variação dataxa de inoculacão

Embora haja crescimento da microalga Chlorellaminutissima em manipueira concentrada e até mesmo pura, pode servantajoso realizar preparações diluídas da manipueira para cultivo, noqual a produção de biomassa e a produtividade são mais altas, em umúnico ciclo. Os resultados a seguir (Tabela 8) mostram como se podedefinir a taxa de inoculação adequada para o cultivo de Chlorellaminutissima:

Tabela 8 - Produção e composição da biomassa de Chlorellaminutissima com diferentes taxas de inoculação em manipueira diluídacom meio MBM<table>table see original document page 29</column></row><table>

Exemplo 3: Adaptação da microalga à manipueira diluída com água

É possível e vantajoso produzir biomassa de Chlorella emmeio diluído com água, de forma que não seja necessário adicionar saisao meio de cultivo. Os resultados a seguir (Tabela 9) mostram como sepode cultivar a Chlorella minufissima em manipueira diluída com água,apenas:

Tabela 9 - Produção e composição da biomassa de Chlorella

<table>table see original document page 29</column></row><table><table>table see original document page 30</column></row><table>

Para a manipueira diluída a 20%, a DBO e a DQOresiduais foram de 1200 e de 3416, uma redução de 91% para a DBO ede 80% para a DQO, um eficiente tratamento do efluente.

Exemplo 4: Cultivo da microalqa Chlorella minutissima em manipueiradiluída, com adição de gás carbônico a 10%

Embora haja crescimento da microalga Chlorellominutissimo em meios de cultivo sem a adição de CO2, pode servantajoso adicionar ao cultivo gás carbônico extra, proveniente decilindros em forma purificada, ou proveniente de processos industriaiscomo fermentação ou queima. Quando Chlorello minutissima écultivada em manipueira a 20%, com a adição de 10% de CO2 ao arque é adicionado a lvvm, a produção e composição da biomassaobtida após 15 dias é a ilustrada na Tabela 10:

Tabela 10 - Produção e composição da biomassa de Chlorellaminutissima cultivada em manipueira diluída a 20%, com adição de 10%de CO2

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Como se pode observar, a microalga pode serfavoravelmente cultivada aproveitando CO2 como co-substrato, junto àmanipueira.

Exemplo 5: Cultivo da microalga Chlorella minutissima para produçãode lipídios visando transformação em biodieselÉ possível controlar as condições de cultivo da microalga Chlorellaminutíssima de forma a garantir o acúmulo de lipídios que podem serextraídos e transesterificados. No presente Exemplo, IOOL de manipueiradiluída a 20% foram cultivados por 10 dias, ao final dos quais o meio foidiluído até que a concentração fosse Ya da concentração após 10 dias,e incubado por mais 5 dias sob aeração e iluminação padrão. Após ocultivo, o meio foi filtrado, rendendo 1,12kg de biomassa com 11% delipídios. Essa biomassa foi seca em estufa a 80°C por 24h, e extraída com10L de n-hexano em um reator. Após evaporação do n-hexano, obteve-se 105g de uma fração lipídica que foi esterificada em refluxo com 104gde etanol previamente tratado com 4g de sódio. Após 1 h de refluxo, amistura foi resfriada e decantada, separando-se a fase superior, que foilavada e destilada, fornecendo 95g de biodiesel. Esse biodiesel teve oseu perfil de ésteres graxos determinado, por cromatografia gasosa, e éapresentada naTabela 11:

Tabela 11 - Perfil de ésteres etílicos obtido em cultura de Chlorellaminutissima cultivada em manipueira a 20%

<table>table see original document page 31</column></row><table><table>table see original document page 32</column></row><table>

Como se pode observar, há cerca de 49% de ácidosgraxos insaturados, que são importantes por terem ponto de ebuliçãoinferior aos saturados. Além disso, caso o óleo seja usado como alimento(e não esterificado em biodiesel) em termos de valor nutricional, 39%dos ácidos são poliinsaturados, o que é benéfico comparado agorduras saturadas.

Exemplo 6: Cultivo da microalga Spirulina platensis para produção deproteínas e ficocianina

Em outro exemplo de aplicação, a microalga Spirulinoplatensis foi cultivada em manipueira a 20%, com pH inicial ajustado a11 com NaOH, com concentração inicial de células de 0,1 g/L eaeração de IVVM por 15 dias. Após o cultivo, foram obtidos 2,6g/L debiomassa com a composição listada a seguir (Tabela 12):

Tabela 12- Produção e composição da biomassa de Spirulina platensiscultivada em manipueira diluída a 20%

<table>table see original document page 32</column></row><table>Verifica-se que há bom crescimento da microalga, comimportante produção do pigmento C-ficocianina.

Exemplo 7: Cultivo da microalga Haematococcus oluvialis paraprodução de astaxantina

Em outro exemplo de aplicação, a microalgaHaematococcus pluvialis foi cultivada em manipueira a 20%, com pHinicial ajustado a 8 com NaOH, com concentração inicial de células de0,1 g/L e aeração de IVVM por 15 dias. Após esse período, foi induzida acarotenogênese por mais 5 dias, obtendo-se 1,4g/L de biomassa com acomposição listada a seguir (Tabela 13):

Tabela 13- Produção e composição da biomassa de Spirulina platensiscultivada em manipueira diluída a 20%

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Verifica-se que há bom crescimento da microalga, comimportante produção do pigmento antioxidante astaxantina.

Ressalta-se, ainda que os técnicos no assuntoreconhecerão que valores superiores e/ou inferiores a esses poderão serobtidos quando a Chlorella minutissima DEB&B 013 e/ou outros gênerose/ou espécies de microalgas forem cultivadas em níveis diferentes deCO2 ou com a aditivação da manipueira por sais e outras substânciasnão testados nesses Exemplos. Igualmente, ocorre com o meio deprodução de biomassa algal, ou seja, os resultados obtidos foram paraa amostra de "Manipueira-Podium" e, evidentemente, resultadossuperiores e/ou inferiores aos apresentados nos Exemplos poderão seralcançados, na medida em que forem utilizadas novas amostras demanipueira procedentes de diferentes unidades de processamento demandioca localizadas em diferentes regiões, variedades diferentes demandioca, assim como pelo emprego de diferentes modelos dereatores e escala de cultivo, se de produção laboratorial, de bancada,piloto ou industrial.

Claims (18)

1. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA, PROTEÍNASE LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRA COMOSUBSTRATO, destinada à alimentação humana ou animal, ou àprodução de bio combustíveis (biodiesel, óleo combustível e/ou óleopara craqueamento catalítico), assim como para outros usos,caracterizado por ter como meio de cultivo de ditas microalgas amanipueira.

2. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA, PROTEÍNASE LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRA COMOSUBSTRATO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fatode que a manipueira é gerada como rejeito líquido na produção defarinha e/ou fécula de mandioca.

3. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA, PROTEÍNASE LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRA COMOSUBSTRATO, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelofato de que a manipueira é gerada como rejeito líquido na produçãode outros produtos de mandioca que envolvam a ralagem da polpae/ou a sua prensagem ou lavagem.

4. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA, PROTEÍNASE LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRA COMOSUBSTRATO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fatode que os cultivos microalgais podem ou não ter aeração.

5. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA, PROTEÍNASE LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRA COMOSUBSTRATO, de acordo com as reivindicações 1 e 4, caracterizado pelofato de que o ar pode ser substituído total ou parcialmente por CO2.

6. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA, PROTEÍNASE LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRA COMOSUBSTRATO, de acordo com as reivindicações 1, 4 e 5, caracterizadopelo fato de que ditas microalgas são selecionadas dentre um ou maisdos gêneros (espécies) do grupo compreendendo Amphidinium sp. eoutros membros da classe Dinophyta, Chlorachnion sp. e outrosorganismos da classe Chlorachniophyta, Botryococcus sp.,Chlamydomonas sp., Chlorella sp., Chloroehytrium sp., Chloroeoeeumsp., Chloromonas sp., Chorieystis sp., Coeeobotrys sp., Coelastrum sp.,Cystomonas sp., Dactylocoeeus sp., Desmodesmus sp., Dietyoeoeeussp., Dunaliella sp., Haematocoeeus sp., Mierospora sp., Pediastrum sp.,Pseudochlorella sp., Seenedesmus sp., Tetraeystis sp., Tetradesmus sp.,Tetraselmis sp., Tetraspora sp., Volvox sp., e outros membros da classeChlorophyeeae , Mieromonas sp. e outros membros da classePrasinophyeeae sp., Aetinastrum sp., Desmoeoeeus sp., Muriella sp.,Nannoehloris sp., Ooeystis sp. e outros membros da classeTrebouxiophyceae, Chlorocystis sp., Cladophoropsis sp.,Halochlorococcum sp. e outros membros da classe Ulvophyeeae,Chroomonas sp. e outros membros da classe CryptophyeeaelAnabaena sp., Aphanizomenon sp., Aphanoeapsa sp., Arthrospira sp.,Calothrix sp., Chrooeoeeus sp., Crinalium sp., Fiseherella sp., Fremyellasp., Limnothrix sp., Lyngbya sp., Mieroeoleus sp., Microeystis sp., Nodulariasp., Nostoe sp., Oscillatoria sp., Spirulina sp., Synechocoeeus sp.,Synechoeystis sp. e outros membros da divisão Cyanobaeteria, Euglenasp. e outros membros da classe Euglenophyceael Cyanophora sp. eoutros membros da divisão Glaueophyta, Isochrysis sp., Pavlova sp. eoutros membros da divisão Haptophyta, CyeIoteIIa sp., Phaeodaetylumsp., Skeletonema sp., Thalassiosira sp. e outros membros da classeBacillariophyceae, Chromulina sp. e outros membros da classeChrysophyceae, Nonnochloropsis sp., Phaeobotrys sp., Heterosigma sp.,Botrydium sp., Heterococcus sp., Xanthonema sp. e outros membros dadivisão Heterokontophyta, Cyanidium sp., Dixoniella sp., Galdieriasp., Porphyra sp., Porphyridium sp., Rhodospora sp. e outros membros daclasse Rhodophyeeae; Choleoehaete sp., Arthrodesmus sp., Cosmariumsp., Desmidium sp., Euastrum sp., Spirogyra sp., Zygnema sp. e outrosmembros da divisão Charophyta.

7. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA, PROTEÍNASE LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRA COMOSUBSTRATO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fatode que a microalga é a Chlorella minutissima DEB&B 013.

8. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA, PROTEÍNASE LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRA COMOSUBSTRATO, de acordo com as reivindicações 1 e 5, caracterizado pelofato de compreender as seguintes etapas básicas:(i) adequação da manipueira por adição de água e álcali até que seatinja um valor de pH em torno de 6,0 -11,0;(ii) transferência da manipueira pré-ajustada para um tanque deinoculação;(iii) adição de microalga ao tanque de inoculação até que se atinjauma concentração em torno de 0,2g/L de biomassa inicial no meio decultivo a base de manipueira;(iv) transferência da manipueira inoculada para um tanque de cultivode biomassa algal;(v) injeção de ar contendo de 0,03-100% de dióxido de carbono de altapureza ao tanque de cultivo de biomassa algal;(vi) manutenção da biomassa algal a uma temperatura média entre 15-45°C, sob intensidade luminosa natural;(vii) transferência da biomassa algal para uma unidade de separação,onde será gerada uma fração de biomassa algal e uma fração desobrenadamente aquoso;(viii) reciclagem da fração de sobrenadante aquoso para o tanque deinoculação.

9. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA, PROTEÍNASE LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRA COMOSUBSTRATO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fatode que na etapa (ν) o percentual de dióxido de carbono no fluxo de arvariar de 5-15%.

10. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA,PROTEÍNAS E LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRACOMO SUBSTRATO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de a biomassa algal é mantida por um período de cerca dedias no tanque de cultivo.

11. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA,PROTEÍNAS E LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRACOMO SUBSTRATO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que a adição de água na etapa (i) é realizada em umaproporção da ordem de cerca de 80% (v/v).

12. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA,PROTEÍNAS E LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRACOMO SUBSTRATO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que após ser completado cada ciclo, e após a remoçãoda biomassa algal, os sobrenadantes serem novamente re-inoculadoscom biomassa ativa de microalga de forma que a concentração inicialnos tanques de biomassa algal se situe em torno de 0,2 g/L no meio decultivo a base de manipueira.

13. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA,PROTEÍNAS E LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRACOMO SUBSTRATO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que a manipueira seja mantida em pH na ordem de 6,0-11,0 e diluída com uma quantidade de água em torno de 5-95 % (v/v)durante cada um dos ciclos.

14. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA,PROTEÍNAS E LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRACOMO SUBSTRATO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que a intensidade luminosa nos tanques de produção debiomassa algal esteja na ordem de 0,02 a 2 mmol fótons.m^.s-1, 12/12hdia.

15. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA,PROTEÍNAS E LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRACOMO SUBSTRATO, de acordo com as reivindicações 1 e 14,caracterizado pelo fato de que o período de iluminação nos tanquesde produção de biomassa algal seja de 24h, com iluminação durante 30 a 100% desse período.

16. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA,PROTEÍNAS E LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRACOMO SUBSTRATO, conforme definido nas reivindicações 8 a 15 acima,caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas básicas:(i) adequação da manipueira por adição de água e álcali até que seatinja um valor de pH em torno de 6,0 -11,0;(ii) transferência da manipueira pré-ajustada para um tanque deinoculação;(iii) adição de microalga ao tanque de inoculação até que se atinjauma concentração em torno de 0,2g/L de biomassa inicial no meio decultivo a base de manipueira;(iv) transferência da manipueira inoculada para um tanque de cultivode biomassa algal;(v) injeção de ar contendo de 0,03-100% de dióxido de carbono de altapureza ao tanque de cultivo de biomassa algal;(vi) manutenção da biomassa algal a uma temperatura média entre 15--45°C, sob intensidade luminosa natural;(vii) transferência da biomassa algal para uma unidade de separação,onde será gerada uma fração de biomassa algal e uma fração desobrenadante aquoso;(viii) reciclagem da fração de sobrenadante aquoso para o tanque deinoculação; e(ix) repetição das etapas (iii)-(viii) até que se atinja um valor de DQO naordem de 15 mg/L O2 e uma DBO menor que aproximadamente 5 mg/L-O2 na fração de sobrenadante aquoso produzido na etapa (vii).

17. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA,PROTEÍNAS E LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRACOMO SUBSTRATO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de compreender três ou mais ciclos de processamento deuma mesma carga de manipueira.

18. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA,PROTEÍNAS E LIPÍDIOS DE MICROALGAS UTILIZANDO-SE MANIPUEIRACOMO SUBSTRATO, de acordo com as reivindicações 16 e 17,caracterizado pelo fato de que a biomassa obtida pode ser processadapara uso direto como alimento, para a produção de biomoléculasespecíficas ou para a produção de biodiesel, óleo combustível e/ouóleo de craqueamento catalítico.