CULTIVO DE MICROALGAS

Roberto VillaçaLaboratório de Ecologia do BentosD d Bi l i M i hDepartamento de Biologia MarinhaUniversidade Federal Fluminense

CULTIVO DE MICROALGASCULTIVO DE MICROALGAS

CULTIVO DE MICROALGASCULTIVO DE MICROALGAS

Principais Classes e Generos de microalgas cultivadas em aquacultura (modificado de De Pauw and Persoone 1988)aquacultura (modificado de De Pauw and Persoone, 1988) .

Class Genus Examples fo application Skeletonema PL,BL,BP

Bacillariophyceae

Thalassiosira Phaeodactylum Chaetoceros Cylindrotheca Bellerochea Actinocyclus Ni hi

, ,PL,BL,BP PL,BL,BP,ML,BS PL,BL,BP,BS PL BP BP BSNitzchia

Cyclotella

BS BS

Haptophyceae Isochrysis Pseudoisochrysis dicrateria

PL,BL,BP,ML,BS BL,BP,ML BP

Chrysophyceae Monochrysis (Pavlova) BL BP BS MRChrysophyceae Monochrysis (Pavlova) BL,BP,BS,MR

Prasinophyceae Tetraselmis (Platymonas) Pyramimonas Micromonas

PL,BL,BP,AL,BS,MR BL,BP BP

Cryptophyceae Chroomonas Cryptomonas Rhodomonas

BP BP BL,BP

Cryptophyceae Chlamydomonas Chlorococcum

BL,BP,FZ,MR,BS BP

Xanthophyceae Olisthodiscus BP

Chlorophyceae Carteria Dunaliella

BP BP,BS,MR

Cyanophyceae Spirulina PL,BP,BS,MR PL, penaeid shrimp larvae; BL, bivalve mollusc larvae; ML, freshwater prawn larvae; BP, bivalve mollusc postlarvae; AL, abalone larvae; MR, marine rotifers (Brachionus); BS, brine shrimp (Artemia); SC, saltwater copepods; FZ, freshwater zooplankton

Condições gerais para o cultivo de microalgasç g p g

A generalized set of conditions for culturing micro-algae (modified from Anonymous 1991)Anonymous, 1991).

Parameters Range Optima

Temperature (°C) 16 27 18 24 Temperature ( C) 16-27 18-24

Salinity (g.l-1) 12-40 20-24

Light intensity (lux) 1,000-10,000 (depends on 2,500-5,000 Light intensity (lux) 1,000 10,000 (depends on volume and density)

2,500 5,000

Photoperiod (light:dark, hours)

16:8 (minimum) )

24:0 (maximum)

pH 7-9 8.2-8.7

Exemplo de meio de culturae p o de e o de cu tu a

Composition and preparation of Walne medium (modified from Laing, 1991).

Constituents Quantities

Solution A (at 1 ml per liter of culture)

Ferric chloride (FeCl3) 0.8 g(a) ( ) g

Manganous chloride (MnCl2 .4H2O) 0.4 g

Boric acid (H3BO3) 33.6 g

EDTA(b), di-sodium salt 45.0 g

Sodium di-hydrogen orthophosphate (NaH2PO4.2H2O) 20.0 g

S di it t (N NO ) 100 0 Sodium nitrate (NaNO3) 100.0 g

Solution B 1.0 ml

Make up to 1 litre with fresh water (c) Heat to dissolve

Exemplo de meio de cultura (2)e p o de e o de cu tu a ( )

Solution B Solution B

Zinc chloride (ZnCl2) 2.1 g

Cobaltous chloride (CoCl 6H O) 2 0 g Cobaltous chloride (CoCl2.6H2O) 2.0 g

Ammonium molybdate ((NH4)6Mo7O24.4H2O) 0.9 g

Cupric sulphate (CuSO4.5H2O) 2.0 g

Concentrated HCl 10.0 ml

Make up to 100 ml fresh water (c) Heat to dissolve

Exemplo de meio de cultura (3)e p o de e o de cu tu a (3)

Solution C (at 0.1 ml per liter of culture)

Vitamin B1 0.2 g

Solution E 25.0 ml

Make up to 200 ml with fresh water (c)

Solution D (for culture of diatoms-used in addition to solutions A and C, at 2 ml per liter of culture)

Sodium metasilicate (Na2SiO3.5H2O) 40.0 g

Make up to 1 litre with fresh water (c) Shake to dissolve

Exemplo de meio de cultura (4)e p o de e o de cu tu a ( )

Solution E

Vitamin B12 0.1 g

make up to 250 ml with fresh water (c)

Solution F (for culture of Chroomonas salina - used in addition to solutions A and C, at 1 ml per liter of culture)

Sodium nitrate (NaNO3) 200.0 g

make up to 1 litre with fresh water(c)

(a) Use 2.0 g for culture of Chaetoceros calcitrans in filtered sea water; (b) Ethylene diamine tetra acetic acid; (c) Use distilled water if possible.

Fertilizantes utilizados em cultivos de microalgasg

Various combinations of fertilizers that can be used for mass culture of marine algae (modified from Palanisamy et al., 1991).

Fertilizers Concentration (mg.l-1)

A B C D E F

Ammonium sulfate 150 100 300 100 - -

Urea 7.5 5 - 10-15 - 12-15

Calcium superphosphate 25 15 50 - - -

Clewat 32 - 5 - - - -

N:P 16/20 fertilizer - - - 10-15 - -

N:P:K 16-20-20 - - - - 12-15 -

N:P:K 14-14-14 - - - - - 30

Cinco fases do cultivo de microalgasC co ases do cu t o de c oa gas

CULTIVO ESTANQUECULTIVO ESTANQUE

Exemplo de carboy para cultivo

Estante de cultura com Carboy (Fox, 1983)sta te de cu tu a co Ca boy ( o , 983)

CULTIVO ESTANQUECULTIVO ESTANQUE

Sistema de cultivo estanque para produçãoSistema de cultivo estanque para produção em massa de microalgas em tanques de20,000 l Sistema de cultivo estanque para

produção em massa de microalgas ili d d 150em cilindros de 150.

Horário de inoculação para a produção por técnica estanque. Cada série é iniciada com 4 ou 7 tubos de teste, se uma cultura nova é requerida a cada 2 dias ou diariariamente. Dias colheita a cada 2 dias Colheita diária 1 t t t t t t t t t t t

t = l teste tubo 20 m

e = erlenmeyer 250 ml

1 t t t t t t t t t t t

2 t t t t t t t t t t t 3 t t t t t t t t t t t 4 t t t t t t t t t t t 5 t t t t t t t t t t t 6 t T t t t t t t t t t y

E = erlenmeyer 2 l

f = tanque de fibra 30 l

F = tanque de fibra 300 l

7 t T t t t t t t t t t 8 e E e e e e e e e e e 9 e E e e e e e e e e e 10 e E e e e e e e e e e 11 e E e e e e e e e e e q

L = uso para alimentação de larva ou inoculação de tanque externo degrande volume (> 1.5 t)

* = finalização de tanque de fibra 300 l

12 E E e e E e e e e e e

13 E E e e E E e e e e e 14 E E e e E E E e e e e 15 E E e e E E E E e e e 16 f E E e f E E E E e e 17 f E E e f f E E E E e = finalização de tanque de fibra 300 l 17 f E E e f f E E E E e

18 f F E E f f f E E E E 19 f F E E f f f f E E E 20 F F f E F f f f f E E 21 F F f E F F f f f f E 22 F F f f F F F f f f f 23 F F f f F F F F f f f 24 L F F f L F F F F f f 25 L F F f L L F F F F f 26 * L F F * L L F F F F 27 L F F * L L F F F 28 * L F * L L F F 28 * L F * L L F F

29 L F * L L F 30 * L * L L 31 L * L 32 * *

Schematic diagram of a 40 l continuousSchematic diagram of a 40 l continuous culture vessel (Laing, 1991).

Métodos de cultura contínuos para vários tipos de algas em recipientes de 40 l, iluminados internamente (para flagelados) (modificado de Laing, 1991),

Alga Densidade para rendimento máximo (cel./µl)

Tempo de vida do cultivo (semanas)

Tetraselmis suecica 2 000 3-6

Chroomonas salina 3 000 2-3

Dunaliella tertiolecta 4 000 3-4

Isochrysis galbana Monochrysis lutheri

20 000 2-3

Pseudoisochrysis paradoxa

CULTIVO CONTÍNUOCULTIVO CONTÍNUO

Cultura contínua de microalgas emCultura contínua de microalgas em sacos plásticos. Detalhe (lado direito) mostra o influxo de água do mar fertilizada pasteurizada e a saída da

ltcultura

VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS DE CULTIVODIFERENTES TIPOS DE CULTIVO

Tipo vantagem Desvantagens Interna A high degree of control (predictable) Expensive Ao ar livre Cheaper Little control (less predictable) fechada Contaminação menos provável Cara aberta Mais barata Contaminação mais provável Axenica Previsível, menos sujeita a colapso Cara, difícil xenica barata, menos difícil mais sujeita a colapsoxenica barata, menos difícil mais sujeita a colapso

Continua Muito eficiente, fornece suprimento consistente de células de alta qualidade, automação, maior taxa de produção em longos períodos

Difícil, em geral possível apenas para poucas quantidades, complexa, grande despesa com equipamentos

Semi-cont. fácil, eficiente Qualidade esporadica, menos confiável

Estanque Mais fácil e mais confiável Menos eficiente, qualidade pode ser inconsistente

DETERMINAÇÃO DE CONCENTRAÇÕES DE CÉLULAS COM HEMOCITOMETRO DE ACORDO COM FUCHS-

ROSENTHAL E BURKER

ESTIMATIVA DE PESO SECO CELULAR DE MICROALGASMICROALGAS

Análise de peso seco de algas por meio de regressão linear do peso secoAnálise de peso seco de algas por meio de regressão linear do peso seco retida no filtro contra número de células de algas filtradoas. Cada série de dados representa a determinação do peso seco para algas obtidas de uma cultura de, respectivamente de Isochrysis sp. (T-iso) e Chaetoceros neogracile (Chg). Equações das regressão lineares são: T-iso: y=1.83x+107.7 (r2=0.99); Chg: y=2.61x+130.1 (r2=0.95).

Custo de produção de microalgas marinhas (modificado de Coutteau e p ç g (Sorgeloos, 1992).

Production cost

(US$.kg-1 dry weight) Remarks Source

300 Tetraselmis suecica batch cultura 200 l

calculado de Helm et al. (1979)

167 varias diatomáceas culturas de fluxo contínuas (240 m3)a

calculado de Walsh et al. (1987)

4-20

160-200

Cultivo ar livre

cultivo interno

De Pauw and Persoone (1988)

23 115 Produção de culturas de fluxo Dravers (pers comm 1990)23-115 Produção de culturas de fluxo contínuas verão-inverno em bolsas (8 m3) e tanques (150 m3)a

Dravers (pers. comm. 1990)

50 Cultivo em tanque (450 m3)a Donaldson (1991)50 Cultivo em tanque (450 m ) Donaldson (1991)

50 - 400 pesquisa entre cultivadores de bivalves em 1991

Coutteau and Sorgeloos (1992)

a volume total disponível para produção de alga

Custo da produção de Alga como uma função da capacidade de produção para 8 tanques de desova de bivalves. Símbolos cheios e vazios representam dados obtidos de cultivos

dê i i l ti t A li h tilh dacadêmico e comercial, respectivamente. A linha pontilhada conecta as estimativas de uma companhia (modificadd de Coutteau e Sorgeloos, 1992).