Potencial de tratamento de digestato líquido por cinco microalgas verdes em culturas não axênicas

Transformando Resíduos em Recurso

Plantas de digestão anaeróbia convertem resíduos alimentares e agrícolas em biogás, um combustível renovável. Mas também deixam um resíduo aquoso chamado digestato líquido, carregado de nitrogênio e fósforo. Se esse subproduto não for bem manejado, pode poluir rios e solos. Este estudo investiga se microalgas verdes que ocorrem naturalmente, crescendo juntamente com bactérias, podem limpar esse líquido desafiador enquanto convertem seus nutrientes em biomassa útil.

Por que os Resíduos São um Problema

À medida que a produção de biogás se expande globalmente, aumenta também o volume de digestato. A fração líquida, que compõe a maior parte do volume, é rica em nutrientes vegetais, mas também em resíduos orgânicos e, por vezes, metais pesados e patógenos. Aplicá-la no solo pode ser útil como fertilizante, mas em excesso causa poluição hídrica e sobrecarga do solo. Métodos convencionais de tratamento costumam ser caros e pouco eficientes, especialmente para usinas de biogás pequenas ou isoladas. Uma solução mais elegante é usar o líquido como meio de cultivo para microalgas, que podem capturar nutrientes, limpar a água e gerar biomassa para produtos como ração animal ou biocombustíveis.

Testando Microalgas Selvagens

Os pesquisadores coletaram digestato líquido de uma planta piloto que processa resíduos de vegetais como milho, ervilhas e feijão. Diluiram-no apenas cinco vezes com água e não o esterilizaram, mantendo-o deliberadamente próximo às condições do mundo real. Cinco cepas de microalgas verdes, isoladas de corpos d’água naturais em vez de adquiridas em coleções de culturas, foram cultivadas em pequenos reatores iluminados por quatro meses. Essas culturas eram “não axênicas”, o que significa que as algas conviviam com suas bactérias associadas naturais. A equipe monitorou indicadores-chave de poluição — formas de nitrogênio, fosfato e matéria orgânica — assim como o crescimento das algas e as mudanças na comunidade bacteriana.

Como o Controle do pH Mudou o Jogo

O experimento teve duas etapas principais. Na primeira fase de 60 dias, o digestato foi fornecido aos reatores sem controle de acidez (pH). As microalgas cresceram inicialmente, mas conforme a comunidade mista liberou dióxido de carbono e transformou o nitrogênio, o pH caiu gradualmente para valores levemente ácidos. Essa desaceleração no crescimento limitou a remoção de poluentes: o nitrogênio total diminuiu aproximadamente 55–70%, e a remoção de fósforo ficou abaixo de cerca de 50%. Na segunda fase de 60 dias, a equipe aumentou e manteve cuidadosamente o pH acima da neutralidade usando pequenas adições de hidróxido de sódio. Sob essas condições mais alcalinas, as algas prosperaram, os níveis de clorofila subiram, e os reatores removeram substancialmente mais nitrogênio e fósforo, embora a remoção de alguns compostos orgânicos tenha se tornado menos eficiente.

Algas, Bactérias e um Jogo de Equilíbrio

Entre as cinco espécies testadas, as culturas dominadas por Desmodesmus communis se destacaram. Elas removeram quase 90% do nitrogênio total e mais de 90% do fósforo na fase com controle de pH, mesmo que essa alga não tenha atingido as maiores contagens celulares. Sua vantagem parece ligada às suas estruturas multicelulares maiores e à forma como interage com as bactérias parceiras. A análise genética mostrou que quando o pH foi ajustado para cima, o equilíbrio dos grupos bacterianos mudou: alguns declinaram, enquanto outros que prosperam em ambientes alcalinos e ricos em nutrientes se tornaram mais comuns. Certas bactérias pareceram se especializar na degradação de matéria orgânica complexa, enquanto outras ajudaram na remoção de nitrogênio e fósforo ou tornaram esses nutrientes mais acessíveis às algas. O desempenho geral decorreu dessa comunidade mista e cooperativa, mais do que das algas isoladamente.

De Efluente Poluído a Ciclos Mais Limpos

Em termos simples, o estudo mostra que deixar a mistura alga–bactéria “fazer o seu trabalho” não é suficiente: o controle cuidadoso do pH é crucial para desbloquear todo o potencial de limpeza. Com as condições adequadas, microalgas verdes selvagens vivendo com bactérias podem remover a maior parte do excesso de nitrogênio e fósforo do digestato líquido usando apenas modesta diluição e sem esterilização. Isso torna o líquido tratado mais seguro para reuso em plantas de biogás ou para eventual retorno ao meio ambiente, enquanto a biomassa algal resultante pode virar um produto secundário. Sistemas assim podem ajudar a fechar ciclos de nutrientes, reduzir resíduos e tornar a produção de biogás mais sustentável.

Citação: Sobolewska, E., Borowski, S. & Nowicka-Krawczyk, P. Liquid digestate treatment potential of five green microalgae in non-axenic cultures. Sci Rep 16, 14589 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45636-5

Palavras-chave: microalgas, digestato anaeróbio, remoção de nutrientes, biogás, tratamento de águas residuais