Biorremediação de água residual alcalina da produção de milho com Haematococcus pluvialis em condições de laboratório e em lagoa tipo raceway de 100 L

Transformando a água residual da tortilla em um recurso

Todos os dias, no México, milhões de tortillas são produzidas usando um método ancestral de cozimento chamado nixtamalização. Esse processo gera uma água residual alcalina e agressiva conhecida como nejayote. Normalmente vista como um resíduo problemático que pode poluir rios e lagos, a nejayote também é rica em nutrientes. Este estudo investiga como um organismo microscópico de água doce, a microalga verde Haematococcus pluvialis, pode transformar esse problema em oportunidade: limpar a água enquanto produz biomassa nutritiva que poderia ser usada como fertilizante ou ração animal.

Por que a água residual do milho é um problema escondido

A nixtamalização melhora o sabor e o valor nutricional do milho, mas deixa grandes volumes de água residual — mais de 14 milhões de metros cúbicos por ano somente no México. Esse líquido é fortemente alcalino, turvo e carregado de matéria orgânica, nitrogênio, fósforo e sólidos em suspensão. Quando lançado sem tratamento em esgotos ou cursos d’água, estimula florescimentos de algas, reduz os níveis de oxigênio e prejudica a vida aquática. Grandes produtores industriais já começaram a usar filtros e sistemas avançados de tratamento, mas pequenas e médias tortillerias muitas vezes não têm condições de arcar com essa tecnologia. Como resultado, a maior parte da nejayote ainda sai das fábricas sem tratamento, criando uma carga ambiental ampla, porém em grande parte invisível.

Usando microalgas como equipes naturais de limpeza

A equipe de pesquisa recorreu às microalgas, que podem prosperar em águas ricas em nutrientes enquanto absorvem nitrogênio, fósforo e carbono orgânico em excesso. Entre cinco espécies candidatas, Haematococcus pluvialis destacou‑se pela capacidade de sobreviver e desenvolver-se bem em nejayote não diluída. Para ajudar essa alga a lidar com um líquido tão extremo, os cientistas primeiro “endureceram” a cultura expondo‑a brevemente à luz UV‑C, matando a maioria das células e selecionando as sobreviventes mais resistentes. Em seguida, aumentaram gradualmente a parcela de nejayote no meio de cultivo — de 15% até 100% — até as algas estarem totalmente aclimatadas. Essa preparação cuidadosa permitiu que as microalgas usassem a nejayote não como veneno, mas como alimento.

Dos frascos de laboratório a uma lagoa em estufa

Ampliar a operação de um frasco pequeno de laboratório para uma lagoa raceway de 100 litros não é tão simples quanto tornar tudo maior. As algas precisam de trocas gasosas suficientes — especialmente para liberar oxigênio e receber dióxido de carbono — para crescer de forma estável e continuar a tratar a água residual. Os pesquisadores usaram uma medida de engenharia prática chamada “kLa aparente”, que reflete a eficiência com que gases se transferem entre o ar e o líquido. Ao medir esse valor em um frasco pequeno e depois ajustar velocidades de agitação e do leme em um biorreator de 5 litros e em uma lagoa aberta de 100 litros, buscaram manter condições comparáveis de transferência de gás em cada escala. As medições na lagoa mostraram que a mistura foi mais intensa próximo ao leme e mais fraca longe dele, revelando que lagoas reais se comportam mais como canais em fluxo do que como tanques perfeitamente agitados.

Quão limpa fica a água?

Em condições controladas de laboratório, as algas adaptadas tiveram desempenho impressionante. Elas removeram cerca de 96% do nitrogênio total, praticamente 100% do fósforo e mais de 92% da demanda química de oxigênio (DQO), uma medida da poluição orgânica. Quando o processo foi transferido para a lagoa raceway ao ar livre de 100 litros, a remoção permaneceu alta, mas caiu ligeiramente: em torno de 87% para o nitrogênio, 99% para o fósforo e 90% para a DQO. A queda esteve principalmente ligada à evaporação, que concentrou os poluentes remanescentes, e às variações de luz e temperatura ao ar livre. Embora nitrogênio e fósforo tenham ficado abaixo dos limites mexicanos de lançamento, a DQO permaneceu acima dos limites regulatórios. Os autores sugerem adicionar etapas simples de polimento, como coagulação com floculantes naturais ou filtração em carvão ativado, para adequar a água às normas.

Da água residual à biomassa útil

Além de limpar a água, o processo produziu uma quantidade considerável de biomassa microalgal. A análise mostrou que esse material seco era rico em proteínas e minerais, especialmente cálcio, tornando‑o um ingrediente potencial para biofertilizantes ou rações animais. No laboratório, as algas continham quase 39% de proteína, que caiu para cerca de 27% na lagoa externa maior, enquanto o conteúdo mineral (medido como cinzas) aumentou de aproximadamente 31% para 47%. O aumento de minerais reflete o alto teor natural de cálcio da nejayote e o efeito de concentração da evaporação. Embora metais traço estivessem presentes, seus níveis foram baixos, e os autores observam que lavagens simples ou outros pós‑tratamentos poderiam melhorar ainda mais a segurança e a qualidade.

Um caminho prático para uma produção de tortillas mais limpa

Para um público não especialista, a conclusão principal é que uma planta microscópica pode transformar uma água residual problemática da indústria alimentícia em água mais limpa e num subproduto útil. Ao treinar e ampliar cuidadosamente o cultivo de Haematococcus pluvialis, os pesquisadores demonstraram que produtores pequenos e médios de tortillas poderiam, em princípio, adotar um sistema relativamente simples baseado em lagoas que se encaixa num modelo de bioeconomia circular. Embora ainda seja necessária uma etapa adicional de polimento para atender completamente aos padrões de lançamento, o estudo demonstra uma base robusta e escalável para uma produção de tortillas mais verde, que protege os cursos d’água enquanto gera valor a partir do que antes era apenas resíduo.

Citação: Najar-Almanzor, C.E., García-Cayuela, T., Gutierrez-Uribe, J. et al. Bioremediation of alkaline corn wastewater with Haematococcus pluvialis under laboratory and 100 L raceway pond conditions. Sci Rep 16, 5340 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35251-9

Palavras-chave: águas residuais de nejayote, biorremediação por microalgas, Haematococcus pluvialis, bioeconomia circular, processamento de milho