O CO2 é um precursor valioso de compostos de valor acrescentado como gasolina, diesel, ureia, metano, ácido acético, metanol, éter dimetílico, ácido fórmico, carbonato de dimetilo e ácido succínico por meio de várias vias de processamento [43]. Os caminhos de fabricação disponíveis de CO2 para compostos de valor acrescentado incluem reações químicas, eletroquímicas e fotoquímicas, bem como processos biológicos.
Produção de uréia, síntese de Sabatier (metanação de CO2),
hidrogenação para metanol, hidrogenação para ácido fórmico e reforma a seco
(produção de gás de síntese) são várias reações de conversão de CO2, todas bem
estabelecidas para a produção a partir de CO2 de produtos químicos comumente
usados [48]. A carboxilação orgânica e a redução do CO2 são reações não
espontâneas com alta barreira cinética, o que significa que requerem grande
quantidade de energia [49]. Apesar das muitas vantagens da utilização de CO2, a
captura e utilização de carbono continua a ser uma tecnologia nascente com
muitos obstáculos por superar.
(…) Do ponto de vista da biologia, entretanto, os organismos
fotossintéticos desempenham um papel principal no sequestro de CO2, especialmente
os microrganismos fotossintéticos, como as microalgas. A fotossíntese
procariótica evoluiu há milhões de anos atrás (eventualmente dando origem à
fotossíntese eucariótica) e reformou naturalmente toda a atmosfera da Terra
consumindo CO2 e enriquecendo-a com oxigénio. Este grupo altamente diverso de
microrganismos tem sido usado para converter carbono inorgânico (Ci) em
compostos à base de carbono orgânico por meio da fotossíntese. Algas verdes
eucarióticas, diatomáceas e euglenoides, bem como cianobactérias procarióticas
(coletivamente descritas pelo termo 'microalga') incorporam CO2 para sintetizar
vários compostos bioquímicos, incluindo lípidos, proteínas, carboidratos,
pigmentos e fenóis.
(...) Os carboidratos são o principal produto final da fotossíntese, mas o CO2 também é incorporado em outros compostos, incluindo ácidos gordo, ácidos orgânicos e aminoácidos. Produtos finais que não carboidratos resultantes da fixação fotossintética de CO2 são altamente dependentes das condições de cultivo, como perfis de nutrientes de águas residuais, intensidade de luz e concentrações de CO2 / O2 [54].
(...) Outro tipo de compostos com valor comercial extraídos da biomassa microalgal são pigmentos, com três principais classes: clorofilas (a, b, c e d), carotenóides (α-caroteno e β-caroteno) e ficobilinas. Além dessas classes principais, o luteol, fucoxantol, peridinina, ficoeritrinas e ficocianinas também têm sido extraídas de algumas espécies de microalgas vermelhas, diatomáceas e cianobactérias [102]. Os pigmentos de microalgas têm sido usados como agentes antioxidantes / antiinflamatórios, ativadores imunológicos e precursores de vitaminas há décadas. Frequentemente chamados coletivamente de “fitonutrientes”, os pigmentos de microalgas são amplamente usados como suplementos alimentares, corantes alimentares e aditivos em produtos farmacêuticos e cosméticos [103]. Enquanto as microalgas produzem pigmentos (necessários para a fotossíntese), algumas espécies (por exemplo, Hematococcus sp. e Dunaliella sp.) produzem-nos em quantidades muito maiores [104]. Embora a concentração de pigmentos por unidade de biomassa seca seja menor do que a das frações de biomassa microalgal mencionadas anteriormente (lipídios, proteínas e carboidratos), os pigmentos são muito mais valiosos comercialmente [105].
(...) Múltiplos obstáculos devem ainda ser superados a fim de estabelecer a biorrefinaria de microalgas como um método universalmente aplicável para captura e utilização de carbono à escala industrial. As microalgas fixam aproximadamente 183 toneladas de CO2 por 100 toneladas de biomassa de microalgas secas produzidas [115], mas o primeiro desafio de explorar eficazmente essa capacidade é tornar concentrações elevadas de CO2 biodisponíveis para as microalgas de modo estável. Para tanto, os métodos de captura de carbono requerem mais estudos e aprimoramentos.
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Fonte: E. Daneshvar, R.J. Wicker, P.-L. Show, A. Bhatnagar, Biologically-mediated carbon capture and utilization by microalgae towards sustainable CO2 biofixation and biomass valorization – A review, Chemical Engineering Journal, 427 (2022) 130884.