Mención Tecnologías Químicas

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    Aprovechamiento de un efluente cervecero para la obtención de biomasa microalgal.
    (Escuela de Posgrado . Facultad Regional Buenos Aires, 2023-08-28) Lois Milevicich, Julieta
    La producción de cerveza genera una gran cantidad de efluentes en diferentes etapas del proceso. La carga orgánica total de los efluentes puede ser consumida de manera parcial por las microalgas, representando una ventaja adicional en el tratamiento de estas corrientes para el vertido. Así mismo, la biomasa obtenida tiene diversas posibles aplicaciones debido a su composición bioquímica. Sin embargo, no hay trabajos reportados de cultivo de Chlorella vulgaris en efluentes con alta carga de carbono; ni de Scenedesmus quadricauda utilizando efluente cervecero. El objetivo de la tesis fue estudiar la producción de dos microalgas utilizando un efluente cervecero para la formulación del medio de cultivo. Se utilizaron para el presente trabajo dos microalgas autóctonas del país, no axénicas: C. vulgaris y S. quadricauda. El efluente cervecero fue provisto por una cervecería de la provincia de Buenos Aires. Para ambas microalgas se determinaron los valores iniciales óptimos de demanda química de oxígeno (DQO) y pH que maximizaron el crecimiento celular, mediante el uso de diseños experimentales. Para S. quadricauda se estudió adicionalmente la necesidad de suplementación con sales presentes en el medio de mantenimiento. Posteriormente se procedió al escalado de los cultivos en aproximadamente un orden de magnitud. El sistema propuesto para el escalado de C. vulgaris fue en modo batch y en oscuridad total, con medio compuesto por efluente y agua destilada; mientras que el sistema de S. quadricauda fue escalado en modo fed-batch por pulsos con iluminación (fotoperíodo de 12 horas con intensidad lumínica de 50 μmol.m−2.s−1 PAR), con medio compuesto por efluente, agua y suplementación de citrato amónico férrico, alimentado cada 6 días. Se caracterizaron los parámetros cinéticos y la composición química de la biomasa. En cuanto a la aplicación de la biomasa obtenida, C vulgaris fue estudiada como bioestimulante para el crecimiento de plantas mientras que los lípidos extraídos de S. quadricauda fueron analizados para caracterizar su perfil nutricional. Los valores iniciales de DQO y de pH que maximizaron el crecimiento de C. vulgaris, fueron 18300 mg O2/L y 6,5. C. vulgaris mostró una velocidad específica de crecimiento de 0,232±0,010 h-1 para el biorreactor tanque agitado. La concentración final de biomasa obtenida fue 1,08 g/L, conteniendo 33 %; 27 %; 8 %; 0,42 % y 0,25 % de proteínas, lípidos, carbohidratos, clorofila a y carotenoides, respectivamente. En los ensayos para evaluar los efectos similares a fitohormonas, la biomasa en concentración de 2 g/L mostró efectos similares a las auxinas en cuanto al desarrollo Aprovechamiento de un efluente cervecero para la obtención de biomasa microalgal 10 de raíces en semillas; mientras que para el desarrollo de raíces en cotiledones, mostró efectos a partir de 0,5 g/L. Los valores iniciales de DQO y de pH que maximizaron el crecimiento de S. quadricauda a todos los tiempos medidos, fueron 3075 mg O2/L y 7,25. De la evaluación de la necesidad de suplementación, se encontró que tanto el nitrato de sodio y el sulfato de magnesio, como el citrato amónico férrico (solubilizado con EDTA disódico) tuvieron efectos significativos en el crecimiento de la microalga. S. quadricauda mostró rangos de velocidades específicas de crecimiento de cada pulso entre 0,03 y 0,32 d-1 para el biorreactor tanque agitado. La concentración final de biomasa obtenida fue 1,68 g/L, conteniendo 32 %; 27 %; 4 %; 0,17 % y 0,10 % de proteínas, lípidos, carbohidratos, clorofila a y carotenoides; respectivamente. El perfil de ácidos grasos, expresado en % de ácidos grasos respecto a ésteres metílicos fue: monoinsaturados 27,6 %; poliinsaturados 27,3 %; saturados 21,9 %; no identificados 23,4%, resultando similar a los de aceites como maíz, palma, canola, soja; con buenas relaciones entre ácidos grasos omega-3 y omega-6 respecto a los saturados. Se concluyó que ambas microalgas pudieron adaptarse y crecer satisfactoriamente a los medios formulados a base del efluente cervecero. Se pudieron caracterizar los parámetros cinéticos y la composición bioquímica. Fue posible escalar satisfactoriamente la producción de ambas microalgas hasta una capacidad de trabajo nominal de 3 L. C. vulgaris pudo ser cultivada en régimen heterotrófico, con alto de contenido de carbono en el medio, y sin necesidad de suplementación ni iluminación. S. quadricauda requirió de iluminación y suplementación con citrato amónico férrico. La biomasa de ambas cepas, obtenida aprovechando el efluente cervecero, podría ser utilizada como bioestimulante para el crecimiento de plantas o como fuente de aceites comestibles con un adecuado perfil nutricional. De este modo, se recircularían los nutrientes del efluente cervecero para la producción de nuevos insumos.