Monitoramento e controle de cultivos de Scenedesmus sp. com uso de sensores ópticos

Abstract

Apesar do crescente interesse na utilização de microalgas como matéria‐prima em processos da indústria, os elevados custos de produção diminuem sua atratividade. Uma oportunidade de melhoria na viabilidade econômica são os métodos analíticos empregados no monitoramento dos cultivos, comumente realizados de maneira off‐line. No presente estudo, foram desenvolvidos três protótipos de sensores ópticos para monitoramento online do crescimento de Scenedesmus sp, utilizando sensores de luminância TSL 2561 da Adafruit e lâmpadas de LED azul como fonte de emissão de luz. A cor da fonte de luz foi selecionada após realizados testes de correlação entre a densidade ótica tomadas em espectrofotômetro a 570 nm e luminância a partir de lâmpadas de LED azul, vermelha, verde e amarela. O primeiro protótipo desenvolvido permaneceu fora do cultivo e uma bomba peristáltica realizou a circulação de meio no seu interior, enquanto os protótipos 2 e 3 foram imersos no meio de cultura. A validação dos sensores foi feita ao correlacionar as medições com medidas de densidade ótica em espectrofotômetro a 570 nm e ao analisar a estabilidade dos mesmos. As correlações para os protótipos 1, 2 e 3 foram R² = 0,9699, R² = 0,9362 e R² = 0,9141, respectivamente. Os protótipos 1 e 2 apresentaram má performance devido a problemas operacionais advindos de falhas no funcionamento da bomba de circulação de meio e na vedação do sensor, respectivamente. O Protótipo 3 foi utilizado para monitorar a turbidez de um cultivo sob regime contínuo com estratégia de controle liga‐desliga (turbidostato), apresentando boa estabilidade enquanto a cultura não apresentou sedimentos em suspensão. Após 71 h, a produtividade do cultivo contínuo foi de 0,0289 g/L/dia, 15,2% maior do que o cultivo monitorado pelo Protótipo 1, realizado em batelada. Os protótipos desenvolvidos mostraram‐se capazes de monitorar o crescimento de Scenedesmus sp., em especial o Protótipo 3, entretanto, sugere‐se que novos testes utilizando o mesmo sejam realizados, uma vez que apresentou problema de estabilidade quando o meio de cultivo continha sedimentos em suspensão.