Chlorella vulgaris como solução integrada para biorremediação e valorização de efluentes no cultivo de Trachelyopterus galeatus em sistemas RAS

Abstract

RESUMO: A aquicultura é um setor em expansão global que enfrenta desafios ambientais devido ao descarte inadequado de efluentes ricos em nitrogênio e fósforo. Os sistemas de recirculação aquícola (RAS) minimizam esses impactos, porém a gestão eficiente dos resíduos ainda representa um desafio. A Chlorella vulgaris surge como uma solução sustentável ao promover a biorremediação desses efluentes e gerar biomassa com aplicações biotecnológicas. Este estudo avaliou o potencial de C. vulgaris para a biorremediação e valorização de efluentes no cultivo de Trachelyopterus galeatus em sistemas RAS. O experimento foi conduzido em frascos de 1 L, com cinco tratamentos: Controle (100% BBM) Bold's Basal Medium, E100 (100% efluente), E75B25 (75% efluente + 25% BBM), E50B50 (50% efluente + 50% BBM) e E25B75 (25% efluente + 75% BBM), cada um com três réplicas. A microalga foi inoculada a 10 × 10⁴ células/mL e cultivada a 24 ± 1 °C, com aeração e iluminação contínua. Avaliaram-se densidade celular máxima, taxa de crescimento específico, tempo de duplicação, biomassa seca e remoção de nutrientes. A normalidade dos dados foi verificada pelo teste de Shapiro-Wilk, e a homocedasticidade pelo teste de Levene. Para dados normais, aplicou-se ANOVA unifatorial seguida do teste de Tukey (P < 0,05). Para dados não normais, utilizou-se o teste de Kruskal-Wallis. Os resultados indicaram diferenças significativas (P < 0,05) nos parâmetros de crescimento e na eficiência da biorremediação. O tratamento E100 apresentou a maior taxa de crescimento e o menor tempo de duplicação celular, porém resultou na menor densidade celular máxima e biomassa. O Controle (100% BBM) e o E25B75 exibiram a maior produção de biomassa, sem diferenças estatísticas entre si. Todos os tratamentos demonstraram alta eficiência na biorremediação, removendo mais de 89% do nitrogênio amoniacal, 84% do nitrato e 69% do fósforo. O tratamento E100 removeu 97,06 ± 0,33% do nitrogênio amoniacal, enquanto E75B25 e E50B50 removeram 91,03 ± 0,93% e 89,75 ± 1,44% do nitrato, respectivamente. A maior remoção de fósforo ocorreu no tratamento E100 (73,92 ± 1,88%), sem diferenças estatísticas entre os demais tratamentos (~70%).Os resultados sugerem que a combinação de efluente com meio suplementado otimiza tanto o crescimento de C. vulgaris quanto a eficiência da biorremediação. Conclui-se que a microalga representa uma solução viável para o tratamento de efluentes no cultivo de T. galeatus em sistemas RAS, reduzindo a carga de nutrientes no sistema e promovendo a valorização da biomassa produzida.__ABSTRACT: Aquaculture is a growing global sector that faces environmental challenges due to the inadequate disposal of nitrogen- and phosphorus-rich effluents. Aquaculture recirculation systems (RAS) minimize these impacts, but efficient waste management still represents a challenge. Chlorella vulgaris emerges as a sustainable solution by promoting the bioremediation of these effluents and generating biomass with biotechnological applications. This study evaluated the potential of C. vulgaris for the bioremediation and valorization of effluents in the cultivation of Trachelyopterus galeatus in RAS systems. The experiment was conducted in 1 L flasks, with five treatments: Control (100% BBM) Bold's Basal Medium, E100 (100% effluent), E75B25 (75% effluent + 25% BBM), E50B50 (50% effluent + 50% BBM) and E25B75 (25% effluent + 75% BBM), each with three replicates. The microalgae were inoculated at 10 × 10⁴ cells/mL and cultivated at 24 ± 1 °C, with aeration and continuous lighting. Maximum cell density, specific growth rate, doubling time, dry biomass and nutrient removal were evaluated. Data normality was verified by the Shapiro-Wilk test, and homoscedasticity by the Levene test. For normal data, one-way ANOVA followed by the Tukey test (P < 0.05) was applied. For non-normal data, the Kruskal-Wallis test was used. The results indicated significant differences (P < 0.05) in growth parameters and bioremediation efficiency. Treatment E100 showed the highest growth rate and the shortest cell doubling time, but resulted in the lowest maximum cell density and biomass. The Control (100% BBM) and E25B75 exhibited the highest biomass production, with no statistical differences between them. All treatments demonstrated high bioremediation efficiency, removing more than 89% of ammonia nitrogen, 84% of nitrate and 69% of phosphorus. Treatment E100 removed 97.06 ± 0.33% of ammonia nitrogen, while E75B25 and E50B50 removed 91.03 ± 0.93% and 89.75 ± 1.44% of nitrate, respectively. The highest phosphorus removal occurred in treatment E100 (73.92 ± 1.88%), with no statistical differences between the other treatments (~70%). The results suggest that the combination of effluent with supplemented medium optimizes both the growth of C. vulgaris and the efficiency of bioremediation. It is concluded that microalgae represent a viable solution for the treatment of effluents in the cultivation of T. galeatus in RAS systems, reducing the nutrient load in the system and promoting the valorization of the biomass produced.