Refinaria de Microalgas

Quando falamos em refinaria, rapidamente pensamos na indústria de petróleo transformando um óleo preto em diferentes tipos de produtos e combustíveis. Neste sentido, o processo de refinaria visa realizar a transformação e fracionamento de uma matéria-prima bruta em produtos de maior valor agregado, e partindo deste conceito podemos aplicar este processo não apenas ao petróleo, como em diferentes matérias-primas, por exemplo no processamento de biomassa de microalgas.

As microalgas crescem em diferentes ambientes, e de forma simplificada são pequenos organismos que contribuem com a coloração esverdeada de lagoas, rios e oceanos, consumindo nutrientes e produzindo oxigênio.

Unidade de Cultivo

O primeiro passo é coletar as microalgas em seu ambiente natural e levadas para a unidade de cultivo, cujo ambiente apresenta as condições ideais para o seu crescimento, acelerando o processo de replicação.

Ao lado podemos ver um tanque tubular de cultivo de microalgas, também chamado de fotobiorreator. Este tanque em específico é resultado de um trabalho desenvolvimento em parceria com o Laboratório de Bioenergia e Catálise - LABEC, localizado na escola politecnica da Universidade Federal da Bahia.

O processo de operação consiste em adicionar o meio de cultura e uma pequena quantidade de células, mantendo relativamente constante as condições ideais de crescimento. Após cerca de 7-15 dias (no caso desta imagem foram 10 dias), o cultivo já está pronto para se iniciar o processo de colheita.

Recuperação e Secagem da Biomassa

Após o crescimento é realizado o processo de colheita, no qual a biomassa é separada do meio de cultura. Para isso uma das tecnologias utilizadas é a filtragem, processo que se assemelha a uma pesca com uma rede bem fina (microscópica) que consegue separar as células da água (que é reutilizada para produção do novo meio).

Ao retirarmos a água, a massa de microalgas, também chamada de biomassa, fica com um aspecto pastoso, uma pasta rica em proteínas, antioxidantes, carboidratos e lipídeos.

Esta biomassa é o primeiro produto do processo, e se compararmos com a indústria de petróleo, este seria o nosso óleo bruto, que já é comercializado principalmente como suplemento alimentar em casas de produtos naturais.

A Biorrefinaria da biomassa de microalgas consiste em extrair diferentes produtos a partir da matéria-prima inicial, visando obter produtos de alto valor agregado, tornando o processo mais vantajoso quando comparado com o simples comércio da matéria-prima.

Biorrefinaria de Microalgas

O foco da biorrefinaria é o desenvolvimento de um processo de extração dos componentes de forma sequencial, de modo a maximizar o retorno econômico resultante da venda dos compostos para diferentes indústrias, no nosso caso a indústria farmacêutica, de alimentos e biocombustíveis.

Nas diferentes espécies de microalgas, são encontrados pigmentos que apresentam um alto valor agregado para a indústria farmacêutica e de cosméticos. Na imagem ao lado podemos ver alguns pigmentos extraídos de diferentes espécies de microalgas, sendo eles a clorofila (verde), astaxantina (laranja), ficocianina (azul), beta-caroteno (amarelo).

Logo em sequência, após a remoção dos pigmentos, realizamos a extração das proteínas, que ao serem isoladas podem ser comercializadas no mercado de suplementos alimentares, principalmente para o desenvolvimento de produtos vegetarianos e veganos.

Após a remoção dos pigmentos e proteínas, em nossa biomassa ainda conta com a presença de carboidratos e lipídeos, produtos que podem ser direcionados para as outras indústrias (farmacêutica e de alimentos), porém também podem ser aplicados na indústria de biocombustíveis.

Após o processo de extração, o carboidrato é levado para um sistema de fermentador, no qual é convertido em etanol com o auxílio de leveduras. Após a fermentação, o mosto é levado para um sistema de destilação, sendo separado o etanol da água. Na imagem ao lado podemos observar um etanol produzido que foi submetido a um primeiro processo de destilação.

Os óleos extraídos na etapa final da biorrefinaria são destinados a um processo de transesterificação, sendo convertido em biodiesel.

Os resíduos provenientes deste processo serão destinados a um sistema de digestão anaeróbica, com o intuito de realizar a produção de biogás e biofertilizante (etapa que ainda não foi desenvolvida).

Desafios e Oportunidades da Biorrefinaria

Atualmente estamos concluindo a integração dos processos de extração em bancada, ao mesmo tempo que iniciamos a montagem da unidade piloto de produção de biomassa de microalgas. Os desafios de integração de forma a maximizar os lucos da unidade são grandes, envolvendo o balanço dos custos de extração de cada um dos componentes, preços de mercado e produtividade de diferentes processos. As mesmo tempo observamos que cada avanço no processo aumenta a viabilidade econômico-financeira do sistema, a qual acreditamos que com uma unidade considerada como pequena vamos conseguir entrar no mercado de forma competitiva.

A biorrefinaria pode ser aplicada a diferentes processos e insumos, sendo necessário o mapeamento dos potenciais produtos e processos de extração para validar se existe ou não uma viabilidade técnica e econômico-financeira no processo.