PLS-DA

A remoção de DQO filtrada mostrou-se eficiente para os dois fotobiorreatores como pode ser observado na Figura 71. O melhor resultado foi apresentado pelo fotobiorreator com LED, 91% de remoção; o fotobiorreator controle apresentou 89% de remoção.

Figura 71 - Comportamento da DQO filtrada nos fotobiorreatores

Fonte: elaborado pela autora (2016);

O fotobiorreator com LED obteve melhores resultados do que os da etapa da triagem e da superfície de resposta. Na triagem o fotobiorreator com melhor resultado (A7- fluxo de 500 μE m-2 _s-1_{, e 12} dias) removeu 88,88%. Na superfície de resposta o SR4 (fluxo de 700 μE m-2 _s-1 _{e 15 dias) obteve} 89,97%.

Os resultados obtidos foram similares aos encontrados em outros experimentos, mesmo com a diferença do comprimento de onda. Yan et al. (2013) obtiveram uma remoção de 42,23% com o

0 200 400 600 800 1000 0 3 6 9 12 15 18 DQO (m g L -1) Tempo (dias)

118 uso de LEDs azuis (2000 μE m-2 _s-1_{, 10 dias); o melhor resultado foi com o LED vermelho} (2000 μE m 2 _s - 1_{, 10 dias), 76,46%.}

Apesar das remoções terem sido semelhantes, o tempo gasto para a remoção de DQO neste estudo foi menor do que os apresentados nos trabalhos de Yan et al. (2012) e Xu et al. (2013). Isto, pode estar relacionado com o fato de nos estudos citados o efluente sintético utilizado era preparado de modo estéril. Outra possibilidade é que o inóculo utilizado neste trabalho continha um consórcio de microalgas e também outros microrganismos, e nos estudos de Yan et al. (2013) e Xu et al. (2013) era uma cultura pura.

A remoção de DQO foi semelhante nos dois fotobiorreatores e está relacionada à simbiose entre microalgas e bactérias. O sucesso no crescimento das microalgas pode ser alcançado com uma quantidade suficiente de CO2 e um meio de cultivo que contenha os macronutrientes (nitrogênio e fósforo), ambos presentes no efluente utilizado. Enquanto crescem, as microalgas removem os nutrientes do efluente e fornecem oxigênio para a degradação aeróbia da matéria orgânica pelas bactérias. Essas por sua vez produzem o gás carbônico que é um produto da respiração, que serve como fonte de carbono para as microalgas. Como a matéria orgânica teve um decaimento acentuado nos três primeiros dias, o CO2 pode ter sido um fator limitante para o crescimento das microalgas.

A remoção de DQO pode também ser associada às microalgas mixotróficas. Bhatnagar et al. (2010) citam que a mixotrofia é encontrada em várias algas, como em C. minutissima, C. vulgaris e C.

pyrenoidosa, espécies representantes do gênero encontrado neste trabalho, sendo as duas primeiras

encontradas no Brasil.

5.3.7. Remoção de Escherichia coli

O comportamento do decaimento de E. coli no fotobiorreator com LED mostrou uma tendência decrescente a partir do primeiro dia de experimento, Figura 72. A remoção, ao final do experimento, foi de 5,06 casas logarítmicas, que equivale a 99,999%. Esse resultado está similar ao encontrado por Pinto e Onoyama (1991) que utilizaram uma LAT, que obteve 99,95% de remoção. De acordo com Gonçalves (2003), as lagoas de maturação atingem valores de remoção entre 99,9 e 99,999% de eficiência.

119 No fotobiorreator controle, notou-se um pequeno aumento entre o início do experimento e o terceiro dia. Tal fato ocorreu, pois o fotobiorreator continha todos os nutrientes básicos para que as E. coli pudessem crescer. Apesar de ser uma bactéria exclusivamente do trato intestinal de animais de sangue quente, caso sejam criadas condições adequadas elas tem a capacidade de se multiplicarem em ambientes fora do original. A partir do terceiro dia de experimento notou-se que a quantidade de E. coli assume um comportamento decrescente. Vale ressaltar que durante a execução dos experimentos (janeiro de 2016) ocorreram muitos registros de precipitação que levaram ao extravasamento do fotobiorreator controle. A remoção, após o intervalo de tempo analisado, atingiu 4,62 casas logarítmicas. A diferença entre os dois fotobiorreatores foi pequena, entretanto o fotobiorreator com LED teve melhor desempenho, pois não teve seu volume afetado pelas precipitações.

Figura 72 - Decaimento de E. coli nos fotobiorreatores com LED e controle.

Fonte: elaborado pela autora (2016).

São conhecidos os fatores de remoção de lagoas de estabilização, e talvez este seja o mecanismo que mais se assemelhe ao processo de inativação de microrganismos em fotobiorreatores iluminados por LEDs.

Em lagoas de estabilização justifica-se a remoção de patógenos por fatores como OD elevado, pH elevado e radiação solar. Entretanto a radiação solar, que além de comprimento de onda visível emite UV - A e UV - B, não se aplica ao fotobiorreator com LED, pois este é iluminado por fonte de luz artificial de comprimento de onda específico de 460-470 nm, que não emite UV.

0 2 4 6 8 10 12 0 3 6 9 12 15 18 E . co li lo g (NP M/1 00 m L ) Tempo (dias)

120 De acordo com Duncan e Horan (2003) valores de pH acima de 9,4, promovem o decaimento da concentração de E. coli. Pearson et al. (1997) indicam que valores de pH acima de 8,4 já podem causar a inativação das E. coli, o que pode justificar o decaimento no fotobiorreator com LED, onde o pH atingiu 10,67 no décimo oitavo dia de experimento e manteve-se superior a 8,5 durante todas as medidas a partir do quarto dia.

Em relação ao OD, valores acima da saturação, indicados pela presença de algas, estão relacionados com o decaimento de microrganismos indicadores (DUNCAN e HORAN, 2003; COOLEY et al.,1999; BOLTON et al., 2001), o que também pode explicar o decaimento nos fotobiorreatores, visto que o OD nos dois fotobiorreatores apresentou concentrações de OD acima da saturação. As microalgas quando expostas a uma intensidade de luz acima da requerida pelo processo de fotossíntese criam um mecanismo de proteção conhecido como nonphotosynthesis quenching (NPQ), que gera espécies reativas de oxigênio (ROS) como peróxido de hidrogênio (H2O2), superperóxidos (O2-) e radicais hidroxilas (OH-) e pode levar à morte das E. coli (SCHULZE et al., 2014). Este pode ser outro fator que pode explicar o decaimento de E. coli no fotobiorreator com LED, onde não era emitido UV.

O decaimento pode estar associado também à limitação de nutrientes. Durante a operação do fotobiorreator os nutrientes do efluente sintético são consumidos, o que pode estar relacionado ao decaimento. Como pode ser visto na Figura 71 a DQO tem uma queda abrupta entre o primeiro e terceiro dia de experimento, após esse tempo a quantidade de matéria orgânica disponível é reduzida. Outro fator é a produção de toxinas pela própria população de E. coli ou pelas microalgas, que pode estar, também, associado ao decaimento (MUNÕZ et al, 2006).