Este documento analisa a viabilidade econômica do uso de fertilizantes agrícolas como substrato em meio de cultivo de microalgas. Os resultados mostraram que o meio preparado com fertilizantes foi aproximadamente 2,8 vezes mais barato que o meio padrão Guillard F/2, porém apresentou menor taxa de crescimento celular. Assim, fertilizantes podem ser uma alternativa mais barata, mas menos eficiente para cultivo de microalgas.

1. EFEITO ECONÔMICO DA UTILIZAÇÃO DE FERTILIZANTES COMO
SUBSTRATO NO CULTIVO DE MICROALGAS
Thiago Carvalho de Mello1, Victor Eduardo Gnoatto2, Keli Cristiane Correia Morais3, Kassiana Ribeiro4, Bruno
Miyawaki5, Alberto Tadeu Martins Cardoso6, Alexandre Becker7, Raevon Pulliam8, José Viriato Coelho
Vargas9, André Bellin Mariano10
1
Acadêmico de Engenharia Química UFPR, NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, Brasil – thiago135@gmail.com
2
Acadêmico de Engenharia Química UFPR, NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, Brasil – victoredu@gmail.com
3
Bióloga, Mestranda do PIPE, NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, Brasil - biokeli2000@gmail.com
4
Acadêmica de Biologia PUCPR, NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, Brasil - kassi.ribeiro@hotmail.com
5
Acadêmico de Tecnologia de Bioprocessos e Biotecnologia UTP, Curitiba, PR, Brasil – bruno_miyawaki@hotmail.com
6
Engenheiro Químico, M. Sc., Depto. de Engenharia Química UFPR, Curitiba, PR, Brasil – tadeucc@gmail.com
7
Biólogo, M. Sc., Grupo Integrado de Aquicultura - UFPR, Curitiba, PR, Brasil – alexandre@gia.org.br
8
Engenheira Mecânica, M.Sc.., Doutoranda PIPE – NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, – raevonpulliam@gmail.com
9
Engenheiro Mecânico, PhD; Departamento de Engenharia Mecânica, UFPR, Curitiba, PR, – jvargas@demec.ufpr.br
10
Farmacêutico Bioquímico–Industrial, D.Sc., NPDEAS, UFPR, Curitiba, PR, Brasil – andrebmariano@gmail.com
RESUMO
As microalgas já são conhecidas por serem fontes de diversos produtos, como alimentos, cosméticos, pigmentos
e produção de alguns compostos químicos de alto valor agregado. Recentemente foi descoberta sua
potencialidade como fonte de combustíveis renováveis, na forma de biodiesel ou bioetanol. Para que esta
proposta seja viável, ou seja, que possa se tornar uma alternativa aos combustíveis fósseis consiste-se necessário
o cultivo em grande escala destas microalgas. Assim, para mantermos um cultivo de algas economicamente
viável para a produção de combustíveis, é fundamental a redução dos custos de produção. Além da água, os
substratos adicionados são essenciais para o crescimento das microalgas. Desta forma, este trabalho propõe uma
alternativa aos meios comuns de cultivo, na maioria das vezes caros e complexos, por um meio de cultivo
utilizando fertilizantes agrícolas na sua formulação. Para este estudo, utilizamos a microalga Scenedesmus sp.
cultivada nos dois tipos de meio: padrão (Guillard F/2) e não convencional (Fertilizantes agrícolas).
Palavras-chave: Microalga, Meio de cultivo, Fertilizantes agrícolas.
ABSTRACT
The Economic Effect of the use of Fertilizers as a Substrate in the Cultivation of Microalgae.Microalgae are
already known to be sources of various products such as food, cosmetics, pigments and production of some
chemical compounds of high added value. Its potential as a source of renewable fuels in the form of biodiesel or
bioethanol was recently discovered. For microalgae to become a viable alternative to fossil fuels, there needs to
exist a large-scale cultivation of these microalgae. Thus, to maintain an economically viable cultivation of algae
for fuel production, it is necessary to reduce their production costs. Besides water, the added substrates are
essential for the growth of microalgae. Therefore, this paper proposes an alternative to ordinary means of
cultivation, typically expensive and complex, for a cultivation media using agricultural fertilizers in formulation.
For this study, we used the microalgae Scenedesmus sp. grown in both types of medium: standard (Guillard f/2)
and non-conventional (agricultural fertilizers).
Keywords: Microalgae, Cultive media, Agricultural fertilizers.
INTRODUÇÃO
A utilização das microalgas como alternativa aos combustíveis fósseis tem sido alvo de muitos estudos,
por ser uma fonte de energia renovável na busca da redução dos efeitos do aquecimento global. Recentemente,
os biocombustíveis de microalgas têm recebido muitas atenções por causa da sua grande capacidade de fixação
do CO2 da atmosfera e da composição da sua biomassa, rica em lipídios, podendo assim ser uma alternativa ao
biodiesel produzido por plantas oleaginosas (SPOLAORE et al., 2006; CHISTI, 2007).
Os meios de cultivo para microalgas foram criados na tentativa de simular o habitat real da microalga.
A adaptação e a reprodução das microalgas na água não dependem somente de uma ação seletiva, mas também
da capacidade desse microrganismo em colonizar aquele ambiente em particular. Desta forma, vários meios
foram desenvolvidos com o objetivo de cultivar microalgas em laboratório. Alguns destes meios são

2. modificações de meios conhecidos para atender uma necessidade específica, outros são formulados através do
estudo das necessidades do organismo e da análise da água no habitat nativo (ANDERSEN, 2005).
O meio de cultivo utilizado altera a taxa de crescimento e a composição da biomassa da microalga. Uma
limitação da fonte de nitrogênio para a microalga pode reduzir sua taxa de crescimento, mas, por outro lado,
causa um aumento na concentração de lipídios em sua biomassa. Dentre as diversas fontes de nitrogênio que
podem ser usadas, podem ser citadas: amônia, uréia, nitritos e nitratos. O uso de amônia como fonte de
nitrogênio para Ellipsoidion sp. resultou em uma taxa de crescimento e concentração de lipídio mais alta do que
quando se usa uréia ou nitrato. No caso da Chlorella sp., um aumento na quantidade de uréia causa um aumento
na concentração de biomassa no meio, porém promove uma redução na quantidade de lipídio presente na
biomassa (XU et al., 2001; HSIEH & WU, 2009).
Para que a produção de microalgas em grande escala possa se tornar viável é necessário a utilização de
meios de cultivos simples e de baixo custo. Assim, como alternativa aos meios comuns de cultivo de microalgas
são implementados meios de cultivo onde se utiliza fertilizantes como substratos para os microrganismos. Esses
meios costumam ser uma aproximação dos meios padrões e podem ser considerados “mais baratos” que os
meios padrões (FÁBREGAS et al., 1987).
O objetivo deste trabalho é fazer uma análise da viabilidade econômica da utilização de um meio
formulado com fertilizantes, como uma alternativa ao meio de cultivo padrão Guillard F/2 (GUILLARD &
RYTHER,1962).
MATERIAIS E MÉTODOS
Neste experimento foi utilizada uma cepa da microalga Scenedesmus sp. proveniente do Grupo
Integrado de Aqüicultura e Estudos Ambientais (GIA) da Universidade Federal do Paraná (UFPR).
O meio de cultura Guillard F/2 (GUILLARD & RYTHER,1962) foi utilizado como padrão neste
estudo. Os valores referentes aos custos dos componentes químicos deste meio foram obtidos após uma análise
de preços e referem aos preços da cidade Curitiba - PR para o mês de junho de 2010. Os componentes utilizados
neste meio e o custo podem ser visualizados na Tabela 1.
Tabela 1 – Composição química e custos para preparação de 1000 L de meio de cultivo Guillard F/2
Table 1 – Chemical composition and cost for 1000 L of prepared Guillard F/2 culture media
FONTE COMPONENTE FÓRMULA QUANTIDADE (g) CUSTO (R$)
Nitrogênio Nitrato de sódio NaNO3 75 2,27
Fósforo Fosfato dissódico Na2HPO4.7H2O 5 0,19
Metais Cloreto de ferro FeCl3.6H2O 4 0,35
Cloreto de manganês MnCl2.4H2O 0,18 0,04
Sulfato de cobre CuSO4.5H2O 0,01 0,0003
Sulfato de zinco ZnSO4.7H2O 0,022 0,0009
Cloreto de cobalto CoCl2.6H2O 0,01 0,006
Molibdato de sódio Na2MoO4.2H2O 0,0063 0,003
Vitaminas Tiamina C12H17CIN4OS 0,1 0,09
Biotina C10H16N2O3S 0,001 0,06
Cianocobalamina C63H88CoN14P 0,001 0,44
Outros EDTA C10H14N2O8Na2.2H2O 5,5 0,5
Para a preparação do meio de cultura não convencional, foram utilizados fertilizantes agrícolas como
fonte de nitrogênio e fósforo para as microalgas. Como fonte de nitrogênio foi empregada a uréia e como fonte
de fósforo foi usado o fertilizante superfosfato simples (Tabela 2). Os custos dos fertilizantes agrícolas utilizados
também referem aos preços da cidade Curitiba - PR para o mês de junho de 2010.

3. Tabela 2 - Composição química e custos para preparação de 1000 L de meio de cultivo não-convencional
Table 2 – Chemical composition and cost for 1000 L of prepared non-conventional culture media
FONTE COMPONENTE FÓRMULA QUANTIDADE (g) CUSTO (R$)
Nitrogênio Uréia (NH2)2CO 75 0,0844
Fósforo Superfosfato simples Ca(H2PO4)2.H2O 3 0,0027
Metais Cloreto de ferro FeCl3.6H2O 5 0,4400
Outros EDTA C10H14N2O8Na2.2H2O 10 0,9000
O meio padrão e o meio de cultivo não convencional foram preparados pelo mesmo procedimento. O
inóculo inicial foi transferido da cepa para erlenmeyers com 250 mL de meio sendo mantidos sob constante
aeração, temperatura de 18 ºC, iluminação artificial e fotoperíodo de 24 horas. Após cinco dias, foi repicado
200 mL destes inóculos para três erlenmeyer com volume de 2 L contendo meio padrão e três erlenmeyers
com volume de 2 L contendo meio não convencional. Esses meios foram mantidos sob as mesmas condições
anteriores durante 12 dias. Após esse tempo de crescimento, foram retiradas as amostras utilizadas neste estudo.
Para determinar a concentração celular do meio, as amostras foram contadas em uma câmara de
Neubauer com o auxilio de um microscópio.
Ao final dos 12 dias de cultivo, uma pequena quantidade de biomassa foi centrifugada e seca para
determinação da quantidade de biomassa de microalga resultante por litro de meio de cultura.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Ao analisar-se o custo total para preparo de 1000 L dos meios de cultivos em estudo chegou-se aos
valores de R$ 3,95 para o meio Guillard F/2 e um total de R$ 1,43 para o meio não convencional. Em um
aspecto geral dos valores encontrados observa-se que o meio preparado com fertilizantes agrícolas é
aproximadamente 2,8 vezes menor que o meio convencional.
Mesmo com um meio de cultivo com um valor relativamente baixo ao convencional é preciso verificar
a sua qualidade, que está diretamente relacionada com o crescimento celular. Outro fator analisado foi a
produtividade de óleo pela célula nos diferentes meios de cultivo.
Análise da densidade celular
Na Tabela 3 é possível visualizar o crescimento da microalga nos dois meios de cultivo. Percebe-se
claramente que o meio de cultivo usado com fertilizantes possuiu uma densidade muito menor que o meio
padrão. Isso se deve que o tipo da fonte de nutriente utilizada no meio fertilizante, ser diferente da que o
microrganismo esta adaptado. Outra possível explicação é de que o meio fertilizante apenas supre as
necessidades básicas nutricionais do microorganismo, enquanto que o meio padrão foi constituído baseado em
uma série de necessidades nutricionais. Por isso, encontramos esta diferença de crescimento para os dois meios
de cultivo.
A partir destes dados de crescimento, é possível construir um gráfico no qual é possível visualizar
melhor o crescimento das microalgas para os dois diferentes meios. A Figura 1 exibe a curva de crescimento
para as microalgas cultivadas nos dois meios avaliados neste trabalho. As microalgas apresentam períodos de
adaptação quase idênticos para os dois meios e só após o quarto dia de crescimento inicia a diferença entre a
curva de crescimento para aos dois meios.

4. Tabela 3 - Valores médios do crescimento para Scenedesmus sp. com o meio não convencional e o Guillard F/2.
Table 3 – Average values of growth for Scenedesmus sp. with a non-conventional media and Guillard F/2 media
Meio “f/2” Meio “Fertilizante”
Tempo (dias)
Concentração celular (cel/mL) Concentração celular (cel/mL)
1 665.000 435.000
2 650.000 635.000
3 730.000 685.000
4 1.115.000 1.415.000
5 4.095.000 1.345.000
6 4.930.000 1.710.000
7 6.050.000 1.755.000
8 8.785.000 1.575.000
9 6.710.000 1.870.000
10 5.810.000 2.455.000
11 5.775.000 3.315.000
12 5.360.000 3.460.000
Figura 1 – Gráfico da concentração celular em função do tempo.
Figure 1 – Cell concentration in function of time.
Na Figura 2 esta disposta à contribuição no preço final de cada composto químico nos dois tipos de
meio de cultura. É possível perceber que ambos os meios de cultivo o preço final possui grande influência da
fonte de nitrogênio que é fornecida para o meio. No caso do meio químico, os metais e as vitaminas (apesar de

5. possuírem o maior custo por grama) não afetam muito o preço final do meio de cultivo por causa da pequena
quantidade que é utilizada.
Finalmente, para sabermos se o meio fertilizante realmente é viável para o cultivo de microalgas, ou
seja, que é mais econômico que o meio padrão para um cultivo em larga escala é necessário fazermos uma
análise do preço gasto (em substratos) por kg de meio. A Tabela 4 mostra os resultados dessa análise.
Tabela 4 – Custos de produção para as microalgas.
Table 4 – Production costs for microalgae.
Concentração (g/L) Preço do meio (R$/1000L) Custo de produção (R$/kg)
Meio padrão 0,4387 3,95 9,00
Meio Fertilizante 0,2807 1,43 5,09
O preço de produção para o meio fertilizante foi de 5,09 reais para cada quilograma de biomassa de
microalga. Esse valor é quase que duas vezes menor que o custo para ao meio padrão de cultura que foi de 9,00
reais. Isso mostra que o meio fertilizante, apesar de ter um crescimento inferior ao meio padrão, mesmo assim é
mais econômico que o meio padrão. Entretanto, para o uso como bicombustíveis, são necessários muitos estudos
de modo a minimizar os custos de produção de biomassa de microalgas.
Análise da quantidade de lipídeos
Outro fator importante analisado, principalmente para o NPEAS, é a quantidade de lipídeos na célula da
microalga, visto que do óleo extraído da biomassa posteriormente será produzido o biodiesel. A metodologia
adotada para a extração de lipídeos é uma adaptação do método de Folch et al. e do método de Bligh e Dyer, os
quais são baseados no uso de uma mistura monofásica de clorofórmio, metanol e água (SOARES, 2009). Com a
quantidade de óleo a partir do determinado meio de crescimento em questão, também é possível prever uma
produtividade de lipídeos do meio de cultivo (Tabela 5).
Pode-se perceber pela Tabela 4 que a quantidade a produtividade de lipídeos para o meio agrícola foi
superior aquele encontrado para o meio de cultivo comum, chegando a aproximadamente 1,7 vezes. Tal valor
referente à diferença de produtividade pode parecer pequeno, porém em escalas piloto ou industriais, como no
caso do NPDEAS, a diferença final é significativa no produto final.
Um fato que deve ser levado em consideração tanto para o crescimento celular quanto para a produção
de lipídeos é que no meio de cultivo produzido a partir fertilizantes agrícolas é composto por nutrientes em sua
forma não convencional. Essa diferente forma e disposição dos nutrientes são preferíveis pelas células das
microalgas (SIMENTAL, 2002).

6. Figura 2 – Contribuição de cada composto químico no preço final do meio de cultivo. (A) Meio “F/2”. (B) Meio
com Fertilizantes Agrícolas.
Figure 2 - Chemical compound contribution in the final price of culture media. (A) “F/2” media. (B) Agricultural
Fertilizers Media.
Tabela 5 – Quantidade de lipídeo na biomassa nos diferentes meios de cultivo
Table 5 – Amount of Oil in the biomass on different media cultures
Produtividade de lipídeos
Meio de cultivo Quantidade de lipídeos (%)
(mg/L de meio)
Meio Guillard F/2 9,6 96
Meio Agrícola 16,1 161

7. CONCLUSÃO
Observou-se que o custo encontrado por um meio de cultura alternativo (agrícola) pode propiciar uma
grande redução no custo, de aproximadamente 2,8 vezes. Porém, o que se observa é que a densidade celular
considerando o tempo de crescimento celular é muito menor que o meio de cultura comum (Guillard f/2)
justamente pela falta de adaptação aos nutrientes pelo microorganismo. Apesar disso, quando se compara a
biomassa resultante do meio, o meio de cultivo padrão é cerca de duas vezes mais caro que o meio alternativo
para a produção de biomassa. O que leva a confirmar que é muito mais vantajoso utilizar um meio de cultivo
com fertilizantes do que o meio padrão no cultivo mássico de microalgas.
De maneira oposta ao crescimento celular pode-se considerar excelente a produção de lipídeos pela
célula por volume do meio de cultivo, de maneira que a produtividade de lipídeos encontrada para o meio
agrícola apresentou uma produtividade de aproximadamente 1,7 vezes ao meio convencional. Fica evidente que
a escolha do meio de cultivo a ser adotado depende das características celulares (composição) a serem desejadas.
Um estudo posterior pode também estudar a composição celular das microalgas em termos de outros nutrientes
variando o meio de cultivo.
REFERÊNCIAS
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CHISTI, Y. Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances, v. 25, p. 294-306, 2007.
FÁBREGAS, J.; TORIBIO, L.; ABALDE, J.; CABEZAS, A.; HERRERO, C. Approach to biomass production
of the marine microalgae Tetraselmissuecica (Kylin) Butch using common garden fertilizer and soil extract as
cheap nutrient supply in batch cultures. Aquacultural Engineering, v. 6, p. 141-150, 1987.
GUILLARD, R.L.L.; RYTHER, J.H. Studies on marine planktonic diatoms I. Cyclotella nana Hustedt and
Detonula confervacea (Cleve) Gran. Canadian Journal of Microbiology, v. 8, p. 229-239, 1962.
HSIEH, C.; WU, W. Cultivation of microalgae for oil production with a cultivation strategy of urea limitation.
Bioresource Technology, v. 100, p. 3921-3926, 2009.
SIMENTAL, J.A, SÁNCHEZ-SAAVEDRA, M.P, 2002, “The efect of agricultural fertilizer on growth rate of
benthic diatoms”, Aquacultural Engineering Vol. 27, pp. 265-/272.
SOARES, D., BECKER, A., G., LUZ JÚNIOR, L., F., L, MARIANO, A., B., VARGAS, J., V., C., NOSEDA,
M., D., MITCHEL, D., A., 2009. “Metodologias para obtenção de biomassa e extração de lipídeos de microalgas
marinhas”. NPDEAS – Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento em Energia Auto Sustentável – UFPR –
Universidade Federal do Paraná.
SPOLAORE, P.; JOANNIS-CASSAN, C.; DURA, E.; ISAMBERT, A. Commercial application of microalgae.
Journal of Bioscience and Bioengineering, v. 101, n. 2, p. 87-96, 2006.
XU, N.; ZHANG, X.; FAN, X.; HAN, L.; ZENG, C. Effects of nitrogen source and concentration pn growth rate
and fatty acid composition of Ellipsoidion sp. (Eustigmatophyta). Journal of Applied Phycology, v. 13, p. 463-
469, 2001.