Este documento compara meios de cultivo autotróficos, mixotróficos e heterotróficos para produção de biomassa de microalgas visando a produção de biocombustíveis e co-produtos. Realizou-se uma revisão bibliográfica sobre a produtividade de biomassa e óleo de diferentes microalgas cultivadas em diferentes meios. Experimentos com Phaeodactylum tricornutum cultivada em meios autotróficos e mixotróficos no NPDEAS também foram analisados. Adição de carbono orgânico

1. COMPARAÇÃO DE MEIOS DE CULTIVO AUTOTRÓFICOS,
MIXOTRÓFICOS E HETEROTRÓFICOS PARA PRODUÇÃO DE
BIOMASSA DE MICROALGAS COM FOCO EM BIOCOMBUSTÍVEIS
E CO-PRODUTOS
Ana Carolina Cunha Arantes1, Maria Judite Dzuman2, Janaina Alana Bosa3, Keli Cristiane Correia Morais4, Wellington
Balmant5, Raevon Pulliam6, José Viriato Coelho Vargas7, Luiz Pereira Ramos8, André Bellin Mariano9
1
Química, Mestranda, Departamento de Química, UFPR, Curitiba, PR, Brasil – aninhacunha@gmail.com
2
Graduanda de Tecnologia de Bioprocessos e Biotecnologia, UTP, Curitiba, PR, Brasil – mdzuman@ufpr.br
3
Graduanda de Tecnologia de Bioprocessos e Biotecnologia, UTP, Curitiba, PR, Brasil – janaina_alana@hotmail.com
4
Bióloga, Mestranda do PIPE, NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, Brasil - biokeli2000@gmail.com
5
Engenheiro de Bioprocessos, MsC., Doutorando em Ciências – Bioquímica, UFPR, Curitiba, PR, Brasil – wbalmant@gmail.com
6
Engenheira Mecânica, MsC., Doutoranda PIPE – NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, – raevonpulliam@gmail.com
7
Engenheiro Mecânico, PhD., Departamento de Engenharia Mecânica, UFPR, Curitiba, PR, Brasil – jvargas@demec.ufpr.br
8
Químico, PhD, Departamento de Química, UFPR, Curitiba, PR, Brasil – lramos@quimica.ufpr.br
9
Farmacêutico Bioquímico–Industrial, DsC., NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, Brasil – andrebmariano@gmail.com
RESUMO
As microalgas são fontes promissoras para produção de biocombustíveis devido ao seu potencial de crescimento
e teor de óleo. No entanto, muitos estudos ainda são necessários, principalmente em relação à tecnologia e
composição do meio de cultivo. O Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento de Energia Auto-Sustentável
(NPDEAS) da UFPR desenvolveu um Fotobiorreator (FBR) Tubular Compacto que fornece condições ideais
para crescimento de microalgas. Entretanto, a composição do meio de cultivo precisa ser estudada para permitir
maior produtividade. Desta forma, o objetivo deste trabalho consistiu na avaliação da produtividade em
biomassa e óleo de diferentes microalgas cultivadas em meios distintos encontrados na literatura. Foram levadas
em consideração as espécies de microalgas utilizadas, o meio de cultivo, regime de crescimento (autotrófico,
mixotrófico e heterotrófico) e a produção de óleo e co-produtos. Um estudo foi realizado no NPDEAS ao
trabalhar com a Phaeodactylum tricornutum em cultivos autotrófico e mixotrófico. Nestes resultados, assim
como na literatura, a adição de carbono orgânico promoveu aumento da produção de biomassa e óleo. A
avaliação da produção de co-produtos para diferentes microalgas indicou o potencial de empreendimentos
biotecnológicos desta natureza.
Palavras chave: biomassa, biocombustíveis, microalgas, co-produtos, meios de cultivo, faturamento anual.
ABSTRACT
Comparision of autotrophic, heterotrophic, and mixotrophic cultivation for biomass production of microalgae
with focus on biofuels and co-products. Microalgae are promising sources for biofuel production because of their
potential for growth and oil content. Yet many studies are still needed, especially in relation to technology and
composition of the medium. The Center for Research and Development of Self-Sustainable Energy (NPDEAS)
UFPR developed a tubular compact photobioreactor (PBR) which provides ideal conditions for the growth of
microalgae. However, the composition of the culture medium needs to be studied to enable greater productivity.
Therefore, the objective of this study was to evaluate the productivity of biomass and oil from microalgae grown
in different culture media founded in the literature. The species of microalgae used, the culture medium, growth
regime (autotrophic, mixotrophic and heterotrophic) and production of oil and co-products were taken into
consideration. An investigation was conducted at NPDEAS with Phaeodactylum tricornutum cultures in
autotrophic and mixotrophic cultivation processes. As found by these results, and supported by the literature, the
addition of organic carbon promoted increased production of biomass and oil. The evaluation of production of
co-products for different microalgae showed the potential of biotechnological developments of this nature.
Keywords: biomass, biofuels, microalgae, the co-products, culture medium, annual revenues.
INTRODUÇÃO
As microalgas são uns dos organismos mais antigos existentes e apresentam-se em formas
unicelulares ou em cadeia. A composição diferencial das microalgas em ácidos graxos de cadeias longas,
principalmente insaturadas como Omega-3 e Omega-6, além da alta concentração de proteínas e carboidratos

2. torna-as fontes ideais para o preparo de alimentos funcionais, aditivos de alimentos ou até mesmo nutracêuticos
(RODRIGUES et al., 2004) . Isso justifica o fato de que o mercado de microalgas está centralizado nas indústrias
de alimentos, farmacêutica, de cosméticos e aqüicultura. Todavia, tanto o seu potencial de crescimento quanto o
teor de óleo estão chamando atenção para o seu uso na área de biocombustíveis (CHISTI, 2007). Existem mais
de 105 tipos de microalgas passíveis de serem utilizadas como matéria prima para produção de biodiesel
(SATYANARAYANA et al., 2010).
Tradicionalmente, as microalgas são cultivadas em tanques (Figura 1A) que ocupam grandes áreas e
apresentam baixo aproveitamento volumétrico. Recentemente estão sendo desenvolvidos em todo o mundo
sistemas de cultivo aberto conhecidos como fotobiorreatores (FBR) cujos elementos principais podem ser vistos
na (Figura 1B). Estes sistemas apresentam custo de construção mais elevado que os tanques ou lagoas, mas
apresentam a vantagem de possuir maiores taxas de crescimento, melhor aproveitamento de CO 2 e menores
índices de contaminação (SATYANARAYANA et al., 2010). O Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento de
Energia Auto-Sustentável da UFPR desenvolveu um Fotobiorreator (FBR) Tubular Compacto que fornece
condições ideais para crescimento das microalgas (Figura 1C).
Figura 1 – Sistemas de cultivo de microalgas: (A) Sistema de cultivo aberto – Lagoas, tanques, raceways ponds; (B) Sistema de cultivo
fechado: Fotobiorreatores; (C) Fotobiorreator desenvolvido pelo NDPEAS – UFPR.
Figure 1 – Microalgae cultivation systems: (A) Open cultivation systems – Lakes, ponds, raceways ponds; (B) Closed cultivation systems:
Photo bioreactors; (C) Photo bioreactor develop by NDPEAS – UFPR.
O principal metabolismo energético das microalgas consiste na obtenção de energia na forma
autotrófica. Assim como as plantas, esses microorganismos utilizam a energia luminosa para fazer a reação entre
o CO2 e a H2O para a produção de açúcar (C6H12O6) conforme representado de forma esquemática na Figura 2A.
Esse carbono, fixado na forma de glucose, é utilizado na célula para a síntese das demais moléculas importantes
por diferentes vias metabólicas (glicólise, ciclo de Krebs, síntese de lipídeos, síntese de aminoácidos, etc).
Entretanto, as microalgas também podem utilizar fontes de carbono orgânico como única fonte de energia em
metabolismo heterotrófico ou, ainda, em combinação com a fotossíntese, em metabolismo denominado
mixotrófico (Figura 2B).
Muitos trabalhos na literatura avaliam os efeitos da composição do meio de cultivo (autotrófico,
mixotrófico ou heterotrófico) na produtividade de biomassa, óleo ou algum co-produto de interesse comercial.
Não foram encontrados na literatura trabalhos que analisassem o custo do meio de cultivo e as produtividades de
biomassa, que corresponde a um estudo de grande relevância na pesquisa e no desenvolvimento de tecnologias
de produção de biocombustíveis. Com isso, o objetivo deste trabalho foi o da revisão bibliográfica destes artigos,
bem como da análise de experimentos realizados no NPDEAS, com o intuito de avaliar os custos de produção, o
rendimento de co-produtos e assim determinar os melhores meios para otimização do processo.

3. Figura 2 – Metabolismo das microalgas: (A) Representação da fotossíntese e destinos metabólicos da glucose no metabolismo celular; (B)
Diferenças entre os metabolismos autotróficos, heterotróficos e mixotróficos.
Figure 2 – Microalgae metabolism: (A) Photosynthesis and metabolic destinations of glucose in cellular metabolism; (B) Differences
between autotrophic, heterotrophic and mixotrophic metabolisms.
MATERIAIS E MÉTODOS
Coleta de dados através de revisão da literatura e experimentos realizados no NPDEAS
Uma revisão bibliográfica foi realizada na base de dados Web of Science, coletando dados sobre a
produtividade de biomassa, de óleo e de co-produtos de diferentes microalgas para avaliar custos de produção
em relação à composição do meio de cultivo e estimar o faturamento em relação à obtenção de co-produtos.
Em adição aos dados da literatura, também foram analisados os resultados de experimentos realizados
pelo NPDEAS com o crescimento da microalga P. tricornutum em regime autotrófico e mixotrófico, na presença
de glicerol bruto em diferentes concentrações.
Avaliação da composição de meios de cultivo autotróficos, heterotróficos e mixotróficos sobre o
crescimento de biomassa de microalgas e teor de óleo
Com base nos dados publicados na literatura (representados nas Tabelas 3 a 5), foram selecionados
resultados de maior produtividade e uma análise na composição dos meios de cultivo foi realizada. Para fins de
comparação, foram considerados a quantidade elementar de Nitrogênio, Fosfato, Ferro, EDTA e
Cianocobalamina. A Tabela 1 fornece uma estimativa do custo da produção de biomassa e óleo para cada
situação. Devido à falta de padronização dos meios de cultivo e experimentos descritos na literatura, não foram
analisadas vitaminas e sais minerais presentes em quantidades insignificantes e com baixo impacto no custo total
do meio de cultivo.
Tabela 1 – Estimativa de custo de Nitrogênio, Fosfato, Ferro, EDTA e Cianocobalamina
Table 1 – Cost estimative for Nitrogen, Phosfate, Iron, EDTA and Cyanocobalamin
Substância Fórmula Massa Molar Custo (R$.g-1)* Elemento Massa Molar Custo (R$.g-1)
Nitrato de Sódio NaNO3 84,990 0,030 Nitrogênio 14,007 0,006
Fosfato de Sódio NaH2PO4.7H2O 246,085 0,038 Fosfato 94,972 0,015
Cloreto de Ferro FeCl3.6H2O 270,302 0,088 Ferro 55,85 0,018
EDTA C10H16N2O8 292,245 0,090 - - 0,090
Cianocobalamina C63H88CoN14O14P 1355,371 444,0 - - 444,0
* Valores médios praticados em junho de 2010 na compra de atacado.

4. Avaliação da produtividade de co-produtos e faturamento anual
O faturamento anual para empreendimentos que cultivam microalgas foi calculado utilizando uma
fórmula empírica (Equação 1), considerando um FBR com 10 m3 de capacidade similar ao construído pelo
NPDEAS na UFPR (Figura 1B). Foram desconsiderados os custos envolvidos no processo de produção de
microalgas como, por exemplo, custos com operação de fotobiorreatores ou tanques, separação de biomassa e
co-produtos, funcionários, impostos e transporte.
F  320000( PRX .PX  PRc .Pc  PRAST .PAST  PRDHA .PDHA  PRCLO.PCLO ) Eq. 1
onde:
F = Faturamento anual de um fotobiorreator de 10 mil litros
PR = Preço de venda dos co-produtos do fotobiorreator (R$.g-1) conforme Tabela 5
P = Produtividade diária dos co-produtos do fotobiorreator (kg.L-1.d-1)
X = Biomassa
c = caroteno
AST = Astaxantina
DHA = Ácido docosa-hexaenóico
A Tabela 2 apresenta os preços de co-produtos de microalgas que foram utilizados para a avaliação do
faturamento anual.
Tabela 2 – Preço dos co-produtos de microalgas
Table 2 – Microalgae co-products prices
Co-produtos de microalgas Preço R$.g-1 Fonte referências
-Caroteno 5,10 SPOLAORE et al., 2006
Astaxantina 15,73 BRENNAN & OWENDE, 2010
Biomassa 0,08 BRENNAN & OWENDE, 2010
Óleo Rico em DHA 94,60 BRENNAN & OWENDE, 2010
Clorofila 20,89 http://www.mothernature.com/s/Chlorophyll/1184.html
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Meios de cultivos autotróficos, mixotróficos e heterotróficos
As Tabela 3, 4 e 5 centralizam as informações coletadas na literatura a respeito de cultivos autotróficos,
mixotróficos e heterotróficos de várias microalgas, respectivamente. Foram considerados o meio de cultivo,
fonte de carbono orgânico, produtividade da biomassa e porcentagem de óleo.
Avaliação dos efeitos do glicerol sobre o crescimento de microalga
Em cultivo de microalgas, a fonte de nutrientes é importante, já que corresponde a mais de 60% do
custo de produção. A adição de fonte de carbono adicional a estes cultivos possibilita maior rendimento em
biomassa, já que haverá maior disponibilidade de carbono, além do produzido através do metabolismo
fotossintético. Os experimentos de crescimento de microalgas do NPDEAS foram realizados utilizando glicerol
como fonte de carbono orgânico. O glicerol foi escolhido devido a sua importância no cenário de produção de
biodiesel. Atualmente, muitos trabalhos estão investigando a possibilidade de utilização do glicerol para
produção de energia, aditivos de biodigestão, produção de compósitos ou blendas poliméricas biodegradáveis. O
uso do glicerol como substrato para microalgas se apresenta como uma nova possibilidade para esse co-produto
(SATYANARAYANA et al., 2010). Nestes experimentos, observaram-se aumentos de 22% na quantidade de
biomassa e 27% na quantidade de lipídeo pela adição de glicerol no meio de cultivo.
O cultivo mixotrófico resultou no maior rendimento de biomassa, que pode ser justificado pelo fato de
que o uso de fonte adicional de carbono minimiza as conseqüências geradas pelo autossombreamento
(ANDRADE & COSTA, 2008). A assimilação do carbono inorgânico fica prejudicada devido à alta densidade
celular, devido à baixa disponibilidade de luz. Quando a microalga assimila mais carbono, tem-se maior
produção de carboidratos, proteínas e lipídeos (DERNER, 2006).

5. Tabela 3 – Produtividade de biomassa e óleo para microalgas cultivadas em regime autotrófico
Table 3 – Biomass and oil productivity from microalgae cultivated in autotrophic conditions
Biomassa seca Óleo
Microalga (Espécie) Composição Fonte
(g.L-1.d-1) (g.L-1.d-1)
Nannochloropsis oculata F / 2 Guillard 0,120 - OHSE, 2009
Chaetoceros muelleri F / 2 Guillard 0,140 - OHSE, 2009
Thalassiosira fluviatilis F / 2 Guillard 0,180 - OHSE, 2009
Isochrysis galbana F / 2 Guillard 0,150 - OHSE, 2009
Thalassiosira pseudonana F / 2 Guillard 0,170 - OHSE, 2009
Isochrysis SP F / 2 Guillard 0,110 - OHSE, 2009
Phaeodactylum tricornutum F / 2 Guillard 0,100 - OHSE, 2009
Tetraselmis Chuí F / 2 Guillard 0,110 - OHSE, 2009
Tetraselmis suecica F / 2 Guillard 0,080 - OHSE, 2009
Chlorella vulgaris WC 0,060 - OHSE, 2009
Botryococcus braunii Chu 13 + 10% CO2 0,026 0,0055 CHAN, 2010
Chlorella vulgaris BG11 + 10% CO2 0,104 0,0069 CHAN, 2010
Scenedesmus sp. BG11 + 10% CO2 0,217 0,0207 CHAN, 2010
Chlorella sp. Walne’s + Uréia 0,240 0,1240 CHIH-HUNG,2009
Bold’s Basal +
Scenedesmus sp. 0,020 0,0002 KIM, 2007
Fermentado de porco
Isochrysis galbana Ukeles 0,440 0,2077 SANCHEZ, 2000
Nannochloropsis sp. Guillard’s 0,060 0,0054 HU, 2003
Spirulina platensis Zarrouk 0,040 - REICHERT, 2006
Nannochloropsis sp. F / 2 Guillard 0,056 0,0179 FANG, 2004
Phaeodactylum tricornutum F / 2 Guillard 0,041 0,0170 NPDEAS
Tabela 4 – Produtividade de biomassa e óleo para microalgas cultivadas em regime mixotrófico
Table 4 – Biomass and oil productivity from microalgae cultivated in mixotrophic conditions
Biomassa seca Óleo
Microalga (Espécie) Composição Carbono Orgânico Fonte
(g.L-1.d-1) (g.L-1.d-1)
Chlorella zofingiensis Glicose 1,130 PO-FUNG I., 2004
Spirulina platensis Zarrouk Melaço em pó 0,066 ANDRADE, 2008
Spirulina platensis Zarrouk Melaço líquido 0,098 ANDRADE, 2008
Nannochloropsis sp. Guillard’s Acetato de sódio 0,060 0,0048 HU, 2003
Phaeodactylum tricornutum Ukeles Glicerol 0,420 0,0086 CERÓN, 2005
Phaeodactylum tricornutum Ukeles Glicina 0,264 0,0049 CERÓN, 2005
Phaeodactylum tricornutum Ukeles Glucose 0,256 0,0065 CERÓN, 2005
Phaeodactylum tricornutum Ukeles Lactato 0,185 0,0041 CERÓN, 2005
Chlorella vulgaris - Glucose 0,254 0,0540 LIANG, 2009
Nannochloropsis sp. F / 2 Guillard Glucose 0,079 0,0298 FANG, 2004
Nannochloropsis sp. F / 2 Guillard Etanol 0,073 0,0248 FANG, 2004
Phaeodactylum tricornutum F / 2 Guillard Glicerol (0,05 mol.L-1) 0,047 0,0210 NPDEAS
Phaeodactylum tricornutum F / 2 Guillard Glicerol (0,10 mol.L-1) 0,048 0,0220 NPDEAS
Phaeodactylum tricornutum F / 2 Guillard Glicerol (0,15 mol.L-1) 0,050 0,0220 NPDEAS
Tabela 5 – Produtividade de biomassa e óleo para microalgas cultivadas em regime heterotrófico
Table 5 – Biomass and oil productivity from microalgae cultivated in heterotrophic conditions
Biomassa seca Óleo
Microalga (Espécie) Composição Carbono Orgânico Fonte
(g.L-1.d-1) (g.L-1.d-1)
Chlorella protothecoides - Glucose 0,740 0,3940 GAO, 2009
Chlorella protothecoides - Hidrólise ácida de sorgo 0,660 GAO, 2009
Hidrólise enzimática de
Chlorella protothecoides - 1,200 0,5870 GAO, 2009
sorgo
Chlorella protothecoides - Glucose 1,430 0,6680 CHENG, 2009
Chlorella protothecoides - Fermentado de cana 1,220 0,5420 CHENG, 2009
Chlorella protothecoides - Glucose 2,020 0,9410 LI, 2007
Chlorella vulgaris - Glucose 0,151 0,0350 LIANG, 2009
Nannochloropsis sp. F / 2 Guillard Glucose 0,047 0,0198 FANG, 2004
Nannochloropsis sp. F / 2 Guillard Etanol 0,038 0,0140 FANG, 2004
Os resultados podem ser analisados na Figura 3A e o aspecto do cultivo mixotrófico desta microalga, na
presença do glicerol, pode ser observada na Figura 3C. Fica evidente o aumento da densidade celular pelo
aumento da coloração do meio de cultivo (Figura 3C), em comparação com o início do experimento (Figura 3B).

6. Figura 3 – (A) Produtividade de biomassa e óleo da microalga Phaeodactylum tricornutum em diferentes concentrações de glicerol (0–0,15
mol.L-1). Imagem do cultivo mixotrófico da microalga P. tricornutum com adição de glicerol: (B) Início do cultivo; (C) Final do cultivo.
Figure 3 – (A) Biomass and oil productivity of microalgae Phaeodactylum tricornutum in different glycerol concentrations (0–0.15 mol.L-1).
Picture of myxotrophic cultivation of microalgae P. tricornutum with addition of glicerol: (B) Initiation of cultivation; (C) End of growing.
Efeitos da composição dos meios de cultivo na produtividade de biomassa e óleo
Para avaliar o custo de produção de biomassa e óleo, foi levado em consideração apenas a composição
do meio de cultivo e foram selecionados os dados das microalgas com os maiores crescimentos descritos nas
Tabelas 3, 4 e 5. Os dados foram analisados de forma separada conforme o regime de cultivo: autotrófico
(Tabela 6), mixotrófico (Tabela 7) e heterotrófico (Tabela 8).
Custo de produção de biomassa e óleo em cultivos autotróficos
A microalga I. galbana apresentou o melhor desempenho em cultivo autotrófico com a produtividade
em biomassa de 0,443 g.L-1.dia-1 e em óleo de 0,208 g.L-1.dia-1. A produção total de biomassa em 7 dias de
cultivo foi de 3,1 g.L-1 (SANCHEZ et al., 2000). O somatório dos nutrientes principais deste meio de cultivo
apresenta uma concentração de 0,032 g.L-1. Isso pode indicar que a maior fonte de matéria para conversão em
biomassa nessa microalga consistiu no CO2 atmosférico utilizado no experimento. O custo de produção de
biomassa (R$ 5,32.kg-1) foi o menor dentre todos os analisados (mesmo comparando com cultivos mixotróficos e
heterotróficos).
A mesma análise, realizada para a microalga Chlorella sp. (CHIH-HUNG & WEN-TENG, 2009)
apresenta um dado importante. A produção de biomassa de Chlorella sp obtida nos cultivos autotróficos
consistiu em 0,237 g.L-1.dia-1 a um custo elevado de R$ 5.749,2.kg-1. Isso se justifica pela composição do meio
de cultivo, cujo somatório das massas apresentou a concentração de 39,84 g.L-1. A produção de biomassa em 6
dias de cultivo foi de 1,422 g.L-1, demonstrando que a maior parte dos nutrientes adicionados não foi convertida
em microalgas.
O custo de produção da biomassa da microalga Scenedesmus sp. foi de R$ 217,23.kg-1 e a quantidade
de matéria do meio de cultivo, de 1,55 g.L-1, representa a metade da concentração de biomassa obtida (3,1 g.L-1)
depois de 14 dias de cultivo (CHAN YOO et al., 2009).
Tabela 6 – Composição dos principais componentes dos meios de cultivo autotróficos para microalgas
Table 6 – Composition of the main components of autotrophic cultivation medium for microalgae
Microalga Isochrysis galbana(1) Chlorella sp.(2) Scenedesmus sp.(3)
-1 -1
Biomassa (g.L .dia ) 0,443 0,237 0,217
Óleo (mg.L-1.dia-1) 0,208 0,124 0,021
Composição do Meio de Cultivo
Nitrogênio (g.L-1) 0,028 19,8 1,500
Ferro (g.L-1) 0,001 0,001 0,006
Fosfato (g.L-1) 0,003 20,000 0,040
EDTA (g.L-1) 0,000 0,045 0,001
Cianocobalamina (μg/L) 3,000 10 0,000
Custo Total R$ 0,002 R$ 1,36 R$ 0,047
Custo por kg de biomassa R$ 5,32 R$ 5.749,2 R$ 217,23
Custo por g de óleo R$ 11,34 R$ 10.988,42 R$ 2.282,71
1 – (SÁNCHEZ et al., 2000), 2 – (WEN-TENG WU et al., 2009), 3 – (CHAN YOO et al., 2009)

7. Custo de produção de biomassa e óleo em cultivos mixotróficos
As microalgas cultivadas em regime mixotrófico (Tabela 8) apresentaram produtividades maiores que
as de cultivos autotróficos, indicando que a adição de fonte de carbono pode propiciar aumento da produção de
biomassa. Mesmo sem considerar os custos das fontes de carbono (glucose, glicerol ou glicina), os custos de
produção das microalgas C. zofingiensis (PO-FUNG et al., 2003) e P. tricornutum (CERÓN GARCIA et al.,
2005) foram maiores que a microalga I. galband (SANCHEZ et al., 2000) e variaram de R$ 8,87 à 14,11.kg-1.
As relações de quantidade de matéria no meio de cultivo para biomassa produzida para as microalgas:
a) C. zofingiensis (com glucose): 6,03 g.L-1 matéria no meio / 3,4 g.L-1 biomassa seca
b) P. tricornutum (com glicerol): 9,55 g.L-1 matéria no meio / 2,99 g.L-1 biomassa seca
c) P. tricornutum (com glicina): 0,80 g.L-1 matéria no meio / 2,46 g.L-1 biomassa seca
Tabela 7 – Composição dos principais componentes dos meios de cultivo mixotrófico para microalgas
Table 7 – Composition of the main components of mixotrophic cultivation medium for microalgae
Microalga C. zofingiensis(1) P. tricornutum(2) P. tricornutum(2)
Biomassa (g.L-1.dia-1) 1,133 0,420 0,264
Óleo (mg.L-1.dia-1) * 0,009 0,005
Composição do Meio de Cultivo
Carbono |Glucose 5 g.L-1 Glicerol 9,5 g.L-1 Glicina 0,75 g.L-1
Nitrogênio (g.L-1) 0,750 0,017 0,017
Ferro (g.L-1) 0,005 0,005 0,005
Fosfato (g.L-1) 0,275 0,016 0,016
EDTA (g.L-1) 0,000 0,010 0,010
Cianocobalamina (μg/L) 0,000 3,000 3,000
Custo Total R$ 0,033 R$ 0,004 R$ 0,004
Custo por g de biomassa R$ 29,46 R$ 8,87 R$ 14,11
Custo por mg de óleo ** R$ 433,16 R$ 760,25
1 – (PO-FUNG et al., 2003), 2 – (GARCIA et al., 2004); * Não informado na fonte; ** Não calculado.
Custo de produção de biomassa e óleo em cultivos heterotróficos
As microalgas analisadas em regime de crescimento heterotrófico foram todas da espécie C.
protothecoides e apresentaram melhores desempenhos que os cultivos em regimes autotróficos e mixotróficos.
As produtividades variaram de 1,22 – 2,02 g.L-1.dia-1 com custos de produção variando de R$ 1,89 à 3,14.kg-1.
Tabela 8 – Composição dos principais componentes dos meios de cultivo heterotrófico para microalgas
Table 8 – Composition of the main components of heterotrophic cultivation medium for microalgae
Microalga C. protothecoides(1) C. protothecoides(2) C. protothecoides(2)
Biomassa (g.L-1.dia-1) 2,020 1,430 1,220
Óleo (mg.L-1.dia-1) 0,941 0,668 0,542
Composição do Meio de Cultivo
Carbono Glucose 12 g.L-1 Glucose 20 g.L-1 Fermentado de cana
20 g.L-1
Nitrogênio (g.L-1) 0,000 0,000 0,000
Ferro (g.L-1) 0,003 0,003 0,003
Fosfato (g.L-1) 1,000 1,000 1,000
EDTA (g.L-1) 0,000 0,000 0,000
Cianocobalamina (μg/L) 0,000 0,000 0,000
Custo Total R$ 0,038 R$ 0,038 R$ 0,038
Custo por g de biomassa R$ 1,89 R$ 2,68 R$ 3,14
Custo por mg de óleo R$ 4,01 R$ 5,73 R$ 7,06
1 – (XIUFENG LI et al., 2007), 2 – (YUN CHENG et al., 2009)
Avaliação da produtividade de co-produtos e faturamento anual
A estimativa de produtividade anual, calculada para empreendimentos utilizando dados da literatura
(Eq. 1 e Tabela 2), encontram-se representados na Tabela 9. Ao analisar os dados, percebe-se que a maior
porcentagem de óleo foi obtida por Wen-Teng Wu e colaboradores (2009), com 52%. Entretanto, o maior
faturamento anual poderia ser obtido com os resultados de Kim e colaboradores (2003) devido à quantidade de
co-produtos recuperados. Isso não significa que as outras microalgas não estejam produzindo co-produtos de
interesse comercial, apenas indica que eles não estão sendo considerados. Este fato demonstra a importância de
recuperar os co-produtos gerados na produção de microalgas, já que possuem um valor comercial alto que

8. contribui para a viabilidade econômica do processo. A Tabela 2 apresenta o preço dos co-produtos obtidos de
microalgas, evidenciando sua grande importância econômica. Outro aspecto importante demonstrado na Tabela
9 é que a maior produção de biomassa foi em regime mixotrófico com adição de glicose no meio de cultura (PO-
FUNG IP et al., 2003). Isso demonstra que a incorporação uma fonte de carbono externa pode colaborar com o
aumento da produtividade, pois cultivos estritamente autotróficos na sua grande maioria têm uma produção
muito baixa de biomassa (KIM et al., 2006; HU HANHUA et al. 2003).
Uma análise importante é a comparação do faturamento anual estimado para o cultivo da microalga
Phaeodactylum tricornutum na ausência e presença de glicerol, R$ 103.910,40 e R$ 126.720,00,
respectivamente. Desde que a fonte de carbono utilizada seja de baixo custo, o crescimento mixotrófico
apresenta-se lucrativo. Uma análise mais refinada dos dados, levando-se em consideração o custo das matérias
primas e operação dos fotobiorreatores e processos, deverá ainda ser realizada para a melhor compreensão destes
resultados.
Tabela 9 – Estimativa da Produtividade Anual para empreendimentos produtores de microalgas com foco em co-produtos
para reatores de 10 m3
Table 9 –Annual Productivity Estimative for enterprises producing microalgae with focus on co-products
Microalga Cultivo Produtividade Óleo caroteno Astaxantina DHA Clorofila Faturamento
* (g.L-1.d-1) (%) mg.L-1.d-1 mg.L-1.d-1 mg.L-1.d-1 mg.L-1.d-1 Anual (R$)
Scenedesmus sp. T./A(1) 0,016 0,9 0,05 1,12 - 5,9 438.310,4
Nannochlropsis sp. T./A(2) 0,063 9,0 - - 1,4 - 439.774,7
B. braunii T./A(3) 0,200 30,0 - - - - 50.688,0
P. tricornutum F/A(4A) 0,041 17,0 - - - - 103.910,4
P. tricornutum F/M(4B) 0,050 22,0 - - - - 126.720,0
Chlorella sp. F/M(5) 0,237 52,0 - - - - 60.065,3
C. zofingiensis T./M(6) 0,850 21,0 - 4,00 - - 306.944,0
C. protothecoides F/H(7) 0,358 46,7 - - - - 90.604,8
C. protothecoides F/H(7) 0,305 44,4 - - - - 77.299,2
* T = tanque, F = Fotobiorreator, A = autotrófico, M = Mixotrófico, H = Heterotrófico; (1) – KIM et al. (2006); (2) – HANHUA HU et al.
(2003); (3) – DAYANANDA et al. (2006); (4) Dados retirados da Figura 3A (NPDEAS); (5) – WEN-TENG WU et al. (2009); (6) PO-
FUNG et al.(2003); (7) – YUN CHENG et al. (2009)
CONCLUSÕES
A pesquisa e o desenvolvimento da tecnologia de cultivo de microalgas é um ponto estratégico para o
seu uso como matéria prima para produção de biocombustíveis. Parte do trabalho consiste no desenvolvimento
de equipamentos que propiciem aumento da produtividade (fotobiorreatores, aeradores para tanques,
homogeneizadores, entre outros). Os experimentos realizados com a microalga P.tricornutum pelo NPDEAS e
apresentados neste trabalho consistiram na modificação do meio de cultivo, que são similares aos dados
encontrados na literatura e indicam que o uso de fontes de carbono orgânico em crescimento mixotrófico
aumenta a produtividade de biomassa seca e, em alguns casos, de óleo. Mais estudos serão necessários para a
otimização dos parâmetros envolvidos.
A análise dos dados da literatura, em relação ao custo de produção e regime de cultivo, demonstra o
melhor desempenho dos cultivos heterotróficos, seguidos pelos cultivos mixotróficos e autotróficos. Para que os
cultivos autotróficos e mixotróficos melhorem as produtividades e diminuam os custos, deve-se utilizar matérias
primas de baixo valor agregado como rejeitos agrícolas, urbanos ou industriais, em substituição aos nutrientes
empregados. A simples utilização de fertilizantes agrícolas ainda não é a solução para o problema do custo de
produção. Torna-se necessária a verificação das quantidades de matéria presentes no cultivo e a quantidade de
biomassa produzida.
Outro ponto importante em empreendimentos com microalgas é o aproveitamento de todos os co-
produtos não utilizados para produção de biocombustíveis. Os alto teores de pigmentos, vitaminas, anti-
oxidantes e ácidos graxos nobres presentes na biomassa de microalgas, e que apresentam altos valores
comerciais, praticamente inviabilizam o uso dos resíduos da biomassa para biodigestão ou como fertilizantes
sem o prévio fracionamento.
AGRADECIMENTOS
O NPDEAS agradece ao CNPq, CAPES e Nilko Metalurgia Ltda. pelo financiamento das pesquisas, a
UFPR pela infraestrutura e ao Grupo Integrado de Aquicultura (GIA – UFPR) pelo espaço de trabalho e preparo
do inóculo.

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