Autor: Ylanna Bandeira Lima (Currículo Lattes)
Resumo
O uso de combustíveis fósseis representa um dos principais desafios ambientais da atualidade, em razão das elevadas emissões de gases de efeito estufa (GEE), especialmente o dióxido de carbono (CO2), amplamente reconhecido como um dos principais responsáveis pelas mudanças climáticas. Nesse contexto, as microalgas têm despertado crescente interesse científico e tecnológico devido ao seu elevado potencial biotecnológico, com aplicações que incluem a produção de biocombustíveis, a captura e o sequestro de carbono, o tratamento de efluentes, a produção de biofertilizantes, pigmentos, compostos antioxidantes e outros bioprodutos de alto valor agregado. Além disso, apresentam elevada taxa de crescimento, alta eficiência fotossintética e a capacidade de utilizar fontes alternativas de carbono, sem competir com a agricultura por terras aráveis ou recursos hídricos potáveis. Por meio da fotossíntese, as microalgas convertem CO2 e água em oxigênio e biomassa, reforçando seu papel estratégico em sistemas sustentáveis. Entretanto, a viabilidade do cultivo eficiente em larga escala está diretamente associada ao controle adequado das condições operacionais, especialmente em sistemas fechados como os fotobiorreatores. Diante desse contexto, este trabalho propõe o projeto e a avaliação de uma estratégia de controle Proporcional-Integral (PI) para a regulação do pH em um fotobiorreator tubular vertical fechado, do tipo coluna de bolhas, aplicado ao cultivo de microalgas. O controle do pH é realizado de forma indireta por meio da manipulação da taxa de injeção de CO2, considerando a dinâmica do crescimento microalgal, do carbono inorgânico total (TIC) e do equilíbrio ácido-base do sistema carbonato, bem como os efeitos da transferência de massa gás-líquido e da variação periódica das condições de iluminação em ciclos de dia e noite. Foram realizados testes por meio de simulações numéricas sob ciclos alternados de 12 horas de iluminação e 12 horas de ausência de luz, cujos resultados indicaram que a estratégia de controle PI apresentou comportamento estável e resposta mais suave do pH, contribuindo para a redução de oscilações frente às variações inerentes ao processo biológico.