Use of experimental planning to evaluate the effect of the C/N and N/P ratio on the growth kinetics of a cyanobacterium

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2018.007.0020

Keywords:

Aphanothece microscopica Nägeli, C/N, N/P

Abstract

Aphanothece microscopica Nägeli is a cyanobacterium with the ability to grow in effluents originated from industrial activities by exploiting its auxiliary mechanisms such as respiration to remove nutrients from the effluents and to generate bioproducts with aggregated values. The present work aims to contribute to the optimization of the C / N and N / P ratio in the dairy effluent, allowing the evaluation of the effect of these elements on the growth kinetics of Aphanothece microscopica Nägeli. The cultivation of the cyanobacteria were conducted in the dairy effluent in a heterotrophic bioreactor under initial cell concentration conditions of 200 mg L-1, initial pH 7.6, temperature of 30 ° C, continuous aeration and absence of light. A factorial experimental design (32) was used with the following factors: C/N (20, 40, and 60) and N/P (5, 10, 15). The C/N and N/P ratios were adjusted based on the previously determined COD/N-NTK and N-NTK / P-PO4-3 ratios in the effluent. The C/N ratio was adjusted with glucose and N/P with disodium phosphate. The cultivation of Aphanothece in the effluent with the C/N 20 and N/P 10 ratios obtained the best kinetic values with a maximum cell concentration of 1045 mg. L-1, maximum specific growth velocity of 0.250 h-1, generation time of 2.77 h and batch time to reach the maximum cell concentration of 6 h.

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Author Biographies

Thais Magalhães Possa, Universidade Federal de Pelotas

Graduada em Engenharia Sanitária e Ambiental, Mestranda em Recursos Hídricos pela Universidade Federal de Pelotas (UFPEL - Brasil). 

Gustavo Holz Bracher, Universidade Federal de Pelotas

Engenheiro Ambiental e Sanitarista, formado pela Universidade Federal de Pelotas (2015). Possui mestrado acadêmico em Engenharia Ambiental, pela Universidade Federal de Santa Maria (2018).

Adriana Gonçalves da Silva Manetti, Universidade Federal de Pelotas

Graduada em Engenharia de Alimentos, Mestre e Doutora em Engenharia e Ciência de Alimentos pela Universidade Federal do Rio Grande (FURG-Brasil). Atualmente Profa. Adjunta - DE, Centro de Engenharias da Universidade Federal de Pelotas (UFPEL).Vem trabalhando na área de ciências ambientais no tratamento biológico e químico de efluentes agroindústrias e reuso de água residuária utilizando cianobactérias e coagulantes.

Vanessa Sacramento Cerqueira, Universidade Federal de Pelotas

Possui Graduação em Engenharia de Alimentos pela Fundação Universidade Federal do Rio Grande-FURG (2004), Mestrado em Engenharia e Ciência de Alimentos pela Fundação Universidade Federal do Rio Grande-FURG (2007), Doutorado em Microbiologia Agrícola e do Ambiente pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul-UFRGS (2011) e Pós-Doutorado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul-UFRGS (2012). Atualmente é Professora Adjunta no Centro de Engenharias da Universidade Federal de Pelotas-UFPel concursada na área de Gerenciamento e Tratamento de Resíduos Sólidos. Tem experiência na área de Ciência e Tecnologia de Alimentos e na área Ambiental atuando principalmente nos seguintes temas: microbiologia ambiental, compostagem, bioprocessos, reaproveitamento de resíduos industriais, produção de biossurfactantes e biorremediação de áreas contaminadas.

Claudia Fernanda Lemons Silva, Universidade Federal de Pelotas

Possui graduação em Agronomia pela Universidade de Passo Fundo (1995), mestrado em Agronomia pela Universidade Federal de Pelotas (1999) e doutorado em Fitotecnia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2003), Pós doutorado Laboratório de Processos de Separação e Reação- SLRE/LCM, Bragança, Portugal; Laboratório de Desenvolvimento de Bioprocessos- LADEBIO, Escola de Química, UFRJ. Atualmente é professor associado da Universidade Federal de Pelotas. A partir de 2006 atuou nos cursos de Engenharia de Energias Renováveis e Ambiente e atualmente nos cursos Engenharia Ambiental e Sanitária e Engenharia Agrícola nas disciplinas na área de biomassa e energias renováveis.

Published

2018-09-24

Issue

Section

Desenvolvimento, Sustentabilidade e Meio Ambiente