Avaliação do ciclo de vida de métodos de extração baseados em campos elétricos aplicados a microalgas

Abstract

A sustentabilidade da exploração de recursos e dos sistemas de processamento são questões importantes da atualidade, dada a realidade da degradação ambiental do nosso planeta. Mas o desenvolvimento de novos sistemas de processamento necessita de inovação tecnológica e estudos para determinar a sua capacidade de mitigação de impacte que o ser humano tem no meio ambiente. Os métodos extração baseados em campos elétricos são tecnologias simples de elevada eficiência energética que aproveitam as propriedades eletroquímicas dos sistemas biológicos, como as microalgas, para promover a extração de compostos de valor acrescentado. O Aquecimento Óhmico (OH) é uma das tecnologias baseado em campos elétricos que pode ser implementada como pré-tratamento na extração de composto encontrados nas microalgas. Através da Avaliação de Ciclo de Vida (ACV), definida pelas normas ISO 14040:2006 e ISO 14044:2006, foi feito a avaliação do desempenho ambiental de tecnologias OH de extração de pigmentos provenientes de microalgas, apresentadas no trabalho experimental descrito na Dissertação de Vitor Emanuel da Silva Sousa. Com base a metodologia ReCipe 2016 e auxílio do software SimaPro (v 8.5.2) calcularam-se os indicadores de impacte de categoria. Os processos de aquecimento óhmico (TOH1, TOH2 e TOH3) tem capacidade de redução do gasto energético e atingir melhores rendimentos em comparação ao aquecimento convencional (AC). O TOH 2 (POH com 133 V/cm durante 15s) constitui o processo com menores indicadores de impacte, sendo 7,7 vezes inferiores, em média, ao processo de AC, devido ao baixo consumo energético e a maior eficiência de extração. Verificou-se que o consumo de eletricidade é o aspeto dominante para os impactes ambientais dos diferentes tratamentos, sendo que para o processo TOH2, 83 % dos resultados dos indicadores deve-se à aplicação dos campos elétricos. Com a consideração de fontes de energia renovável, através da produção de energia com painéis fotovoltaicos, a componente energética teve uma diminuição de 8 %, em média, na contribuição em impactes potenciais do sistema de TOH 2. Sendo demonstrado que é vantajoso o uso de energia solar para o processamento com aquecimento óhmico.

The sustainability of resource exploration and processing systems are important issues of today, given the reality of environmental degradation of our planet. But the development of new processing systems requires technological innovation and studies to determine their ability to mitigate the impact that humans have on the environment. Extraction methods based on electric fields are simple high energy efficient technologies that take advantage of the electrochemical properties of biological systems, such as microalgae, to promote the extraction of value-added compounds. Ohmic heating (OH) is one of the electric field-based technologies that can be implemented as a pre-treatment in the extraction of compounds found in microalgae. Through Life Cycle Assessment (LCA), defined by ISO 14040:2006 and ISO 14044:2006, the evaluation of the environmental performance of OH technologies for extraction of pigments from microalgae, presented in the experimental work described in the Dissertation by Vitor Emanuel da Silva Sousa, was performed. Based on the ReCipe 2016 methodology and aided by the SimaPro software (v 8.5.2) the category impact indicators were calculated. The ohmic heating processes (TOH1, TOH2 and TOH3) can reduce energy expenditure and achieve better yields compared to conventional heating (AC). The TOH 2 (POH with 133 V/cm for 15s) is the process with the lowest impact indicators, being 7.7 times lower, on average, than the AC process, due to low energy consumption and higher extraction efficiency. It was found that electricity consumption is the dominant aspect for the environmental impacts of the different treatments, and for TOH 2, 83 % of the indicator results are due to the application of electric fields. With the consideration of renewable energy sources, through the production of energy with photovoltaic panels, the energy component had a decrease of 8 %, on average, in the contribution in potential impacts of the TOH 2 system. It has been shown that it is advantageous to use solar energy for processing with ohmic heating.