A partida do experimento

Cada RF recebeu 4L de meio de cultura previamente preparado, preenchendo 5cm de coluna d’água, sob o qual se encontram submersos os aquecedores. Uma porção de 30g de lemnas mantidas em estoque (pré-cultura) foi introduzida, em partes iguais em todos os RFs (figura 39).Antes da pesagem as plantas eram depositadas em peneiras para escorrer a água aderida e posteriormente secas com papel toalha. Assim após a introdução de 30g de lemnas frescas em cada RF esperou-se cerca de 2h para a distribuição uniforme das frondes. Em seguida foram colocadas as tampas herméticas, sendo que os orifícios para a passagem dos fios dos aquecedores foi vedado com silicone. Cada tampa era presa por elásticos que mantinham a pressão para não permitir o escape dos gases.

Figura 39: Pesagem inicial e inoculação das lemnas nos Reatores Fotossintéticos (RF)

Com as câmaras de crescimento fechadas foi introduzido gás CO2

pela abertura específica para este fim, através de um saco Tedlar®, até obter-se a concentração desejada em cada RF, por sua vez os RFs do grupo controle não receberam o aporte de CO2. A determinação da

concentração de dióxido de carbono, no ensaio 1foi feita com medidor Instrulterm – C2, (de 1 a 6000ppm) conectado a uma pequena mangueira (8cm) que liga o ambiente interno ao ambiente externo (figura 40). Já para o ensaio 2 (C3- 100.000ppm) foi utilizado o medidor de gases da marca Landtec® (GEM 2000 – precisão de 0,1%). Após atingir a concentração desejada a mangueira é bloqueada com pinçamento para impedir o escape do gás. Enquanto o gás é introduzido as ventoinhas permanecem ligadas para a homogeneização, garantido uma leitura mais precisa dos sensores. É importante ressaltar, que durante a injeção de CO2, um orifício no vértice oposto permanece

Figura 40: Introdução do CO2 no Reator Fotossintético, através de um

saco Tedlar® (esquerda); Medição de CO2 com o sensor Instrulterm

(direita). Destaque para as mangueiras de conexão.

Em todos os reatores foram feitos testes para verificar possíveis vazamentos de gás. Para esta verificação, todos os reatores (sem meio de cultura e sem as lemnas) receberam CO2 até atingir 6000ppm, sendo que

após 24 foram feitas novas leituras para verificar se a concentração do gás permanecia a mesma. Deste modo foi possível detectar vazamentos e, assim, tomar medidas para o reparo, como por exemplo, a aplicação de plástico filme ao redor das tampas.

Para a determinação teórica do volume de CO2 introduzido em

cada RF utilizou-se as seguintes fórmulas, considerando o volume da fase gasosa de 20,7 litros.

(11) VI = VF – VRF (12) Onde: VI = volume de CO2 introduzido VF = Volume de CO2 final

VCRatm = volume de CO2 no Reator Fotossintético, na concentração

atmosférica

VR = Volume do Reato Fotossintético

A massa de CO2 introduzida é dada pela seguinte relação,

considerando as condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 1mol de CO2 = 44g (C

12

+ 2 O16) 1 mol de CO2 = 22,4L

Logo 1 litro de CO2 possui aproximadamente 1,96g

Após a preparação dos reatores, com as respectivas concentrações de CO2deu-se procedência ao monitoramento das variáveis avaliadas,

contemplando as mudanças ao longo do tempo. Os procedimentos de monitoramento serão detalhados a seguir.

4.2.5 Monitoramento

Para avaliar a eficiência das lemnáceas na remoção de nitrogênio e fósforo sob elevadas concentrações de CO2, bem como a fixação

biológica de carbono foi feito o monitoramento dos parâmetros, tanto na fase gasosa, como na fase aquosa,além da biomassa.

Fase aquosa

As variáveis monitoradas no meio de cultura (fase aquosa) foram: pH, temperatura, CO2 dissolvido, NO3, e PO4. As coletas do meio de

cultura foramrealizadas através pipetas introduzidas em um cano instalado nas tampas das câmaras ligando o meio externo ao meio aquoso interno (figura 41). Deste modo, foram coletadas amostras de 30 mL, duas vezes por dia (manhã e tarde), durante 7 dias, em todos os RFs. De cada amostra foram retirados 10mL, os quais eram separados e congelados para posterior análise de cromatografia iônica (DIONEX DX 120–SM 4110C), sendo que esse procedimento foi realizado para determinação de NO3 e PO4. Os 20mL restantes foram submetidos às

análises para determinação de CO2 dissolvido, as quais foram feitas no

instante da coleta devido a dinâmica deste gás. Estas análises foram feitas por titulação com carbonato de sódio (Kit para determinação de CO2 dissolvido - Alfakit).

Através do mesmo orifício citado era introduzida a sonda para a determinação dopH e temperatura (Sonda Hanna Sensor Check HI991003) (figura 40), sendo que esta verificação foi feita duas vezes ao dia, juntamente com as coletas de amostras. Os dados obtidos com o monitoramento foram organizados em planilhas eletrônicas para avaliação estatística.

Figura 41: Coleta de amostras nos reatores (esquerda); Introdução de sonda para determinação de pH e temperatura (direita)

Fase gasosa

O monitoramento da fase gasosa foi feito a fim de se observar o decaimento de CO2 decorrente da fixação biológica. Assim,foram feitas

amostragens da concentração de CO2, 2 vezes ao dia, sendo uma no

final do período escuro e outra ao final do período luminoso. Isso se deu tendo em vista que a fixação do carbono é predominante sob a ação da luze, no escuro, ocorre a liberação do carbono inorgânico pelas plantas (respiração mitocondrial). Para a medição da concentração de CO2

introduz-se a o dispositivo de captação de gás do aparelho (Instrultem modelo C-2 e Landtec modelo GEM 2000) em uma mangueira conectada ao interior dos reatores (figura 42). Espera-se a estabilização do resultado, e em seguida estes são armazenados na memória digital do equipamento (datalog) para serem avaliados posteriormente. Para o ensaio 2, com o aparelho Landtec, foram feitas apenas duas amostragens da concentração de CO2, uma inicial e outra final (após 7 dias), pois este

equipamento possui uma bomba para succionar o gás (50mL/min.) podendo criar uma pressão negativa (vácuo) dentro dos RFs. Os valores da concentração do gás nos reatores foram plotados em gráficos, para verificar o decaimento do CO2 em função tempo.

Figura 42: Medição de CO2 com sensor Landtec GEM 2000, detalhe do

display indicando a concentração de CO2, em porcentagem.

Biomassa

Para os ensaios foram feitas avaliações quantitativas e qualitativas da biomassa de lemnas produzidas. A avaliação quantitativa refere-se averificação do ganho em peso e da taxa de crescimento das macrófitas nos diferentes tratamentos. A verificação do peso fresco foi feita logo antes do início do ensaio e ao final do ensaio (após 7 dias), através de uma balança digital (Bell - 0,1mg a 500g), sendo que o peso inicial de todos os tratamentos foi 30g.

A avaliação qualitativa da biomassa foi realizada para a determinação do carbono orgânico total COT, do teor de proteína bruta (PB) e de umidade. Estas análises foram realizadas no laboratório de análises de alimentos – LABCAL (habilitado pela ANVISA), no Centro de Ciências Agrárias, CCA/UFSC. A metodologia utilizada para avaliar o teor de PB baseia-se na determinação do nitrogênio total multiplicado pela constante 6,25 (Método AOAC, no 991.20) referenciado pela Association of Official Analytical Chemistis (AOAC, 2005). O conhecimento da quantidade de nitrogênio na biomassa é fundamental para o balanço de massa deste elemento nos reatores. Do mesmo modo a determinação do COT na biomassa permite verificar o carbono fixado nos diferentes tratamentos, uma vez que os reatores são sistemas fechados e as plantas são organismos autotróficos (usam o CO2 como

fonte de carbono).

A determinação da umidade foi realizada pela subtração do peso fresco pelo peso seco (Pf – Ps = umidade), sendo que para a obtenção do peso seco foi feita a desidratação em estufa a 55oC por 24h. A umidade

foi expressa em termos de porcentagem sendo que a o restante refere-se a biomassa seca.