Microalgas e Aplicações

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Climatologia e MeteorologiaClimatologia e MeteorologiaMicroalgas e possibilidades de aplicações diretas:
Aplicações indiretas das microalgas II
Curso: Engenharia Ambiental e Sanitária
São Luís
2024
INTRODUÇÃO
Para reduzir a quantidade de dióxido de carbono emitida para a atmosfera existem duas possibilidades: a primeira é a redução das emissões e a segunda é a absorção do dióxido de carbono produzido em excesso, também denominado como sequestro de carbono. As microalgas podem colaborar para diminuir essas emissões de CO2 na atmosfera, pois o CO2 é aporte necessário ao processo de fotossíntese. As microalgas são as principais responsáveis pela absorção biológica do CO2 atmosférico nos oceanos, que cobrem 3/4 da superfície do globo terrestre, uma vez que estão presentes em grande quantidade na superfície dos oceanos. Uma parte do CO2 absorvido pelas microalgas é transferida para o fundo oceânico num processo conhecido como ‘bomba biológica’. Este processo, juntamente com a difusão direta do CO2 para a água, impede que o acúmulo de gases do ‘efeito estufa’ seja ainda maior. 
A capacidade de fixação biológica de CO2 pelas microalgas apresenta ainda grande potencial de aplicação biotecnológica. Recentemente foi desenvolvido um sistema integrado para tratamento de emissões e efluentes simultaneamente (VARGAS et al., 2013). Esse equipamento consiste em fotobiorreator tubular modular para o cultivo de microalgas capaz de funcionar em modo batelada, semicontínuo ou contínuo. 
Nas condições de operação para as quais o equipamento foi desenvolvido, as microalgas contribuem para a remoção de poluentes tais quais fontes de nitrogênio e fosfato, bem como CO2 e NOx presente nas emissões. O sistema pode ser usado de forma integrada ao tratamento de resíduos animais em sistemas produtivos agrícolas, tais como a suinocultura e bovinocultura, tratando os efluentes de biodigestores e purificando o biogás pela remoção de CO2 . O sistema é capaz de: i) agregar valor ao tratamento dos resíduos pela produção de biomassa de microalgas, ii) fornecer biogás com teores de metano maiores que 95%, iii) fornecer água Conama, classe 3 (CONAMA, 2005), iv) fixar o CO2 proveniente do uso do biogás em sistemas geradores de eletricidade. A característica modular do equipamento, conforme mostra, permite diversas configurações possíveis para atender diferentes demandas da indústria. Uma característica dos fotobiorreatores desenvolvidos consiste na presença de um sistema de trocas gasosas, compacto e eficiente e, dessa forma, podem ser aplicados para a fixação de CO2 de diversos processos industriais como sistemas de incineração, grupos geradores, cimenteiras, entre outros.
DESENVOLVIMENTO
As microalgas podem ainda ser utilizadas como biossensores para a avaliação de contaminação em ambientes aquáticos. Ferro et al. (2012) selecionaram três microalgas para uso como bioindicadores de toxicidade: Chlorella vulgaris, Pseudokirchneriella subcapitata e Chlamydomonas reinhardtii. Estas microalgas foram imobilizadas em hidrogéis de alginato e sílica e expostas a várias concentrações do herbicida atrazina. Alterações celulares foram detectadas e os autores propõem a utilização deste sistema para monitorar bacias hidrográficas próximas de ambientes com alta incidência de utilização de herbicidas como a atrazina e outros agrotóxicos. Biofertilizantes estão sendo desenvolvidos a base de microalgas, especialmente para culturas de agricultura intensiva. Recentemente a empresa Bioalgal Marine, spin-off da Universidade de Almería, na Espanha, lançou no mercado um produto denominado Algafert, que é a mistura da microalga Spirulina, água e enzimas. A referida mistura é aquecida e, ao atingir certa temperatura, rompe as microalgas e libera aminoácidos. Quando este fertilizante é fornecido à planta, seu crescimento ocorre muito mais rápido (FLORES, 2008). Considerando a diversidade biológica das microalgas e as espécies ainda desconhecidas, certamente novos produtos e novas aplicações a base de microalgas serão descritos no futuro.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Atingindo-se as condições ótimas de cultivo das microalgas, o aumento da produtividade de biocombustíveis, biomassa ou qualquer outro bioproduto só XII MICROALGAS 285 poderá ser atingido com o melhoramento genético destes organismos. Desde os tempos primitivos, o homem tem procurado os melhores recursos disponíveis para sustentar a vida humana no planeta. Desenhos rupestres de civilizações antigas confinando gado e selecionando os melhores indivíduos para obter a melhor prole possível confirmam que o melhoramento genético era executado intuitivamente por seres humanos, muito antes de qualquer conhecimento formal de genética e hereditariedade. O potencial de melhoramento genético das microalgas é enorme, há muitos esforços neste sentido, e nas últimas décadas muitos avanços foram alcançados. O melhoramento genético de micro-organismos antes da era –omica: era realizado exclusivamente pela seleção de melhores isolados na natureza, seleção de mutantes espontâneos, obtenção de mutantes com o uso de agentes mutagênicos como a luz ultravioleta e o ácido nitroso, e ainda mecanismos de recombinação, como o ciclo sexual, para combinar características favoráveis em uma mesma linhagem. O caso de maior sucesso de melhoramento genético de um microorganismo utilizando estas técnicas, denominadas de clássicas, foi a produção de penicilina a partir do isolado fúngico de Penicillium notatum de Fleming. A seleção de cepas melhores isoladas na natureza (P.chrysogenum) e basicamente a seleção de mutantes espontâneos ou induzidos com o uso de agentes mutagênicos físicos e químicos gerou aumento sem precedentes na produção de penicilina durante os mais de 60 anos de aplicação destas estratégias de melhoramento genético. Após o sequenciamento do genoma deste fungo (VAN DEN BERG et al., 2008), cepas industriais foram comparadas com linhagens selvagens e, apesar de vários mutantes apresentarem modificações em genes diretamente relacionados à síntese de penicilina, outras modificações genéticas foram selecionadas ao longo destas décadas de melhoramento genético. Este conhecimento abriu novas possibilidades de melhoramento genético para a produção de penicilina, porém, desta vez por estratégias de engenharia genética. Com este modelo foi possível verificar que muitas vezes alterações em genes indiretamente relacionados a um produto podem resultar em ganho de produtividade. Esta estratégia poderá ser aplicada para microalgas.
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