Microalgae for the tertiary treatment of urban effluents in a pilot-scale system

Autor: Cerqueira, Paulo Ricardo Gonçalves
Přispěvatelé: Barreira, Luísa, Morais, Etiele Greque de
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
instacron:RCAAP
Popis: Este estudo relata o primeiro teste piloto dos fotobiorreatores GreenDune. No tratamento terciário de águas residuais urbanas, blooms naturais de microalgas foram em duas condições sazonais diferentes: outono e inverno. Foram realizados o isolamento e identificação de estirpes de microalgas, avaliação da eficiência de remoção de nutrientes pelas microalgas e avaliação das melhores condições operacionais e composição bioquímica da biomassa produzida. Na fase de caracterização do bloom, as principais classes que compuseram o consórcio foram: Cyanophyceae, Chlorophyceae e Bacillariophyceae. Para uma aprofundada identificação, as microalgas foram isoladas. Desmodesmus abundans GTM11, Scenedesmus sp. GTM2, Chlorella sp. GTM4 e Chlorella sp. GTM 5 foram as estirpes identificadas. A maior concentração celular registada ocorreu na experiência de inverno, W1.12 com uma média de 1,64 ± 2,23 gL-1. Relativamente às condições de cultivo, a temperatura registada no Algarve (Portugal), que oscilou entre os 15,2 e 30,5 ° C durante os estudos no outono e no inverno, revelou ter condições adequadas e favoráveis ao crescimento mesmo em estação mais fria. Em todas as experiências, o piloto foi eficiente na remoção de N-NH4 e a concentração de nitratos permaneceu abaixo dos limites legais estipulados pela legislação Portuguesa. Nitratos totais e fósfuros totais foram encontrado em altas concentrações como sendo reflexo da presença de sólidos suspenso nas amostras tratadas, provavelmente constituídas por células microalgais. Estes resultados de TN e TP poderão ter sido causa de baixa eficiência de sedimentação. Porém, de uma forma geral, todos os limites definidos pela legislação foram cumpridos com sucesso. A biomassa obtida apresentou elevados níveis de proteínas (27,99-31,98%) e carbohidratos (31,62-37,50%), o que é indicativo de possíveis aplicações promissoras para a produção de biogás, biometano ou bioetanol. O conteudo lipídico, neste caso, foram os mais baixos (6,61-8,12%), pelo que a produção de biodiesel não deverá ser uma opção. Relativo à composição mineral presente nas cinzas (25,63-32,61%), esta mostrou ser rica em macro- e micronutrientes, que são fundamentais e de enorme interesse para aplicações na agricultura como biofertilizantes. Neste estudo, é de destacar o potencial dos fotobioreactores piloto GreenDune, que foram capazes de operar em 2 dias ou menos com uma capacidade de trabalho de 450L por 1 m2 (relação volume / área elevada). Dessa forma, menos espaço será necessário, a pegada ambiental reduzida e a eficiência econômica aumentada. This study reports the first pilot trial of the GDPBRs in urban wastewater tertiary treatment using a natural bloom of microalgae in two different seasonal conditions: autumn and winter. Isolation and identification of microalgae strains, assessment of nutrient removal efficiencies by the microalgal as well as the assessment of both the best operational conditions and biochemical composition of the produced biomass were executed. The main classes that composed the consortium were Cyanophyceae, Chlorophyceae, Bacillariophyceae. Upon isolation, four strains were identified, namely Desmodesmus abundans GTM11, Scenedesmus sp. GTM2, Chlorella sp. GTM4 and Chlorella sp. GTM 5. The highest registered cellular concentration was in W1.12 experiment (average 1.64 ± 2.23 gL-1). The temperature registered in Algarve (Portugal) that ranged between 15.2 and 30.5°C during studies in autumn and winter, proved to have proper cultivation conditions even in the coldest season. The pilot was efficient in the removal of N-NH4 and nitrates concentration remained below legal limits in all experiments. High TN and TP concentrations were a reflection of the presence of solids, probably constituted by microalgal cells, caused by poor sedimentation efficiency. Nevertheless, all the limits defined by the Portuguese legislation were fulfilled. The biochemical composition of the microalgal biomass showed elevated proteins (27.99-31.98 %) and carbohydrates (31.62-37.50 %) with promising applications for the production of biogas, biomethane or bioethanol. Due to lower lipids (6.61-8.12 %), the production of biodiesel should not be an option. The mineral composition present in the ashes (25.63-32.61 %) proved to be a rich source of macro and micronutrients of interest for agriculture applications as biofertilizers. The highlights of this study were the potential of the pilot GreenDune-PBR that was able to operate under 2 days or less with a working capacity of 450L per 1 m2 (high volume/area ratio). That way, less land is required, the environmental footprint reduced, and the economic efficiency augmented.
Databáze: OpenAIRE
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