Influence of temperature and nutrient content on lipid production in freshwater microalgae cultures

Abstract

The production of biomass by microalgae is considered a clean alternative compared to other plant crops that require large areas for cultivation and that generate environmental impacts. This study evaluated the influence of temperature and nutrients on lipid contents of cultured species of freshwater microalgae, with a view toward using these lipids for biodiesel production. Two strains of Monoraphidium contortum, a culture containing Chlorella vulgaris and Desmodesmus quadricauda and another strain of Microcystis aeruginosa were maintained in the laboratory for six days, in five culture media: modified ASM-1 (control, with high concentrations of phosphate and nitrate; phosphorus-deficient; non-limiting phosphate; nitrogendeficient; and non-limiting nitrate). The cultures were then exposed to temperatures of 13°C, 25°C (control) and 37°C for eight days (n=3). Lipids were extracted by the cold-solvent (methanol and chloroform) method. On average, the highest total lipid yields were observed when the strains were maintained at 13°C and in the non-limiting nitrate medium. The lipid percentage varied depending on the concentration of algal biomass. This study showed that manipulation of controlling factors can increase the lipid concentration, optimizing the total production in order to use this raw material for biodiesel.

A produção de biomassa energética através de microalgas é considerada uma alternativa limpa em relação a outras que demandam amplas áreas para cultivo e são geradoras de impactos ambientais. Esta pesquisa avaliou a influência da temperatura e nutrientes no teor de lipídios de culturas de espécies de microalgas de água doce, visando o uso destes lipídios para a produção de biodiesel. Para isso, duas cepas de Monoraphidium contortum, uma cepa contendo as espécies de Chlorella vulgaris e Desmodesmus quadricauda e outra cepa de Microcystis aeruginosa, foram mantidas em laboratório, por seis dias, em cinco meios de cultura ASM-1 modificados (controle com altas concentrações de fosfato e nitrato; sem fosfato; com concentração intermediária não limitante de fosfato; sem nitrato; e o último com concentração intermediária não limitante de nitrato). Posteriormente, foram submetidas às temperaturas de 13°C, 25°C (controle) e 37°C, durante oito dias (n=3). Os lipídios foram extraídos utilizando-se solventes a frio, com a mistura de metanol e clorofórmio. Em média, as maiores produções lipídicas totais foram observadas quando as cepas foram mantidas em 13°C e no meio com concentração intermediária não limitante de nitrato. O percentual lipídico variou em função da concentração de biomassa algal. Este estudo mostrou que manipulações de fatores determinantes podem induzir maior concentração lipídica, otimizando a produção total com vistas à utilização desta matériaprima para o biodiesel.