Utilização de fotobiorreatores em fachadas para mitigação e sequestro de carbono
DOI:
https://doi.org/10.46421/encac.v17i1.3996Palavras-chave:
envoltória, microalgas, desempenho edificaçõesResumo
A pesquisa a respeito da aplicação de microalgas em edifícios está relacionada com um projeto mais amplo, compreendendo os aspectos relacionados ao conforto ambiental dos espaços acadêmicos e o consumo de energia com a geração fotovoltaica on-grid, bem como a investigação de alternativas para a melhoria do desempenho construtivo das envoltórias das edificações. Objetiva-se, assim, a aplicação de conceitos interdisciplinares envolvendo a Arquitetura e a Biotecnologia, ao que se denomina como Black/Dark Ecologies como um “novo” interesse investigativo a fim de explorar uma “nova” natureza, não apenas relacionada com o espaço arquitetônico, mas sim um enfoque ambiental mais amplo. Esta relação se materializa na utilização de fotobiorreatores fechados com microalgas, instalados nas fachadas de edificações de uso educacional. O presente trabalho apresenta o recorte metodológico da pesquisa, baseado em revisão bibliométrica, estudos de casos e propostas de modelo específico. Além do desempenho térmico e energético, estas estratégias permitirão o sequestro de dióxido de carbono e outros emissores que contribuem para o processo de mudanças climáticas; coincide assim nas discussões dos cenários de 2050 e redução de emissões, pautas discutidas na recente COP-27.
Referências
ACIÉN FERNÁNDEZ, F. G.; FERNÁNDEZ SEVILLA, J. M.; MOLINA GRIMA, E. Photobioreactors for the Production of Microalgae. Rev Environ Sci Biotechnol, v.12, p 131–151, 2013.
ALI, S.; PETER, A. P.; CHEW, K. W.; MUNAWAROH, H. S. H.; SHOW, P. L. Resource recovery from industrial effluents through the cultivation of microalgae: A review. Bioresource Technology, v. 337, p 125461, 2021.
ARUP. The Arup Journal 2013 Issue 2. 2013. Disponível em: https://www.arup.com/perspectives/publications/the-arup-journal/section/the-arup-journal-2013-issue-2. Acesso em: 25 nov. 2022.
ARUP. Four Plausible Futures: 2050 Scenarios. 2019. Disponível em: https://www.arup.com/-/media/arup/files/publications/2/2050_scenarios.pdf. Acesso em: 25 nov. 2022.
BRANDLI, L.; SALVIA, A.L.; MAZUTTI, J.; REGINATTO, G. Higher Education institutions facing climate change: The Brazilian scenario, transforming universities for a changing climate. Working Paper Series No. 5. 2021. Disponível em: https://f81108_78f309bcdd614993ae8005e895c999a8.pdf. Acesso em: 18 Nov. 2021.
CAHYONUGROHO, O. H; NINDHITA, S. N. Effect of nutrient to chlorella sp. Growth in removing CO2 emission. IJCTR, v.10, n.11, p 08-13, 2018. Https://doi.org/10.20902/ijctr.2018.111002.
COLLA, L.M.; REINEHR, C.O.; REICHERT, C. Production of biomass and nutraceutical compounds by Spirulina platensis under diVerent temperature and nitrogen regimes. Bioresource Technology, v.98, p 1489–1493, 2007.
DAS, P.; QUADIR, M. A.; THAHER, M. I.; ALGHASAL, G. S. H. S.; ALBAJARI, H. M. S. J. Microalgal nutrient recycling from the primary effluent of municipal wastewater and the use of the produced biomass as biofertilizer. International Journal of Environmental Science and Technology, v.16, p 3355-3364, 2019.
DECESARO, A.; REMPEL, A.; MACHADO, T. S.; CAPPELLARO, C.; MACHADO, B. S.; CECHIN, I.; THOMÉ. A.; COLLA, L. M. Bacterial biosurfactant increases ex situ biodiesel bioremediation in clayey soil. Biodegradation, v.32, p 389-401, 2021.
DINESHKUMAR, R.; SUBRAMANIAN, J.; SAMPATHKUMAR, P. Prospective of Chlorella vulgaris to augment growth and yield parameters along with superior seed qualities in the black Gram, Vigna mungo (L.). Waste and Biomass Valorization, v.11, p 1279-1287, 2020
DNV AS. Energy Transition Outlook 2021 Executive Summary. Global and regional forecasts for 2050. 40. 2021. Disponível em:https://eto.dnv.com/2021. Acesso em: 14 nov. 2021.
DUARTE, M. A.; OLIVEIRA, R. D.; LIMA, F. R. S. Fotobiorreatores de Algas Integrados em Fachadas Prediais: Uma Revisão da Literatura para Guiar Trabalhos Futuros. In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 19, 2022, Canela. Anais. Porto Alegre: ANTAC, 2022.
FERNANDES, B. D., MOTA, A., TEIXEIRA, J. A., & VICENTE, A. A. (2015). Continuous cultivation of photosynthetic microorganisms: Approaches, applications and future trends. Biotechnology Advances, 33(6), 1228–1245. doi:10.1016/j.biotechadv.2015.03.
FRANDOLOSO, M. A. L.; CUCHÍ i BURGOS, A.; CUNHA, E. G. da. Application of eco-efficiency in university buildings: policies and decision-making processes. In: Towards Green Campus Operations: Energy, climate and Sustainable Development Initiatives at Universities. Berlin: Springer, p 141-158, 2018.
GIVONI, B.; GULICH, M.; GOMEZ, C.; GOMUZ, A. Radiant cooling using metal roofs in developing countries. Proceedings of the 21st National Passive Solar Conference. Boulder, USA: American Solar Energy Society, p 83-87, 1996.
GODBOLE, V.; PAL, M. K.; GAUTAM, P. A critical perspective on the scope of interdisciplinary approaches used in fourth-generation biofuel production. Algal Research, v.58, p 102436, 2021.
GROAT, L.; WANG, D. Architectural research methods. New York: John Wiley & Sons, 2002. ISBN 0-471-33365-4.
IBA - Hamburg. The Building Exhibition within the Building Exhibition. Disponível em: https://www.internationale-bauausstellung-hamburg.de/en/projects/wilhelmsburg-central/the-building-exhibition-within-the-building-exhibition/projekt/the-building-exhibition-within-the-building-exhibition-1.html. s.d. Acesso 20 mar. 2023.
IPCC. INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE. Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Cambridge University Press. In Press. Disponível em: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_SPM.pdf. 2021. Acesso em: 20 mar. 2023.
KERNER, M.; GEBKEN, T.; SUNDARRAO, I.; HINDERSIN, S.; SAUSS, D. Development of a control system to cover the demand for heat in a building with algae production in a bioenergy façade. Energy & Buildings, v.184, p 65–71, 2019.
LEAL FILHO, W. et al. Towards a common future: revising the evolution of university-based sustainability research literature. International Journal of Sustainable Development & World Ecology, v.28, n.6, p 503-517, 2021. doi:10.1080/13504509.2021.1881651.
LEE, J. Y.; HONG, M-E.; CHANG, W. S.; SIM, S. J. Enhanced carbon dioxide fixation of Haematococcus pluvialis using sequential operating system in tubular photobioreactors. Process Biochemistry, v.7, n.50, p 1091-1096, 2015. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2015.03.021.
MATANA JÚNIOR, S. Estudo de viabilidade técnica e econômica para edificação universitária zero energy Building. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, 2022.
MATANA JÚNIOR, S.; FRANDOLOSO, M.A.L.; BRIÃO, V.B. Technical and economic feasibility study for a university zero energy building in Southern Brazil. Energy & Buildings, v.281, p 112748, 2023. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112748.
MCCOWAN, T. Climate Change in Higher Education: a curriculum topography approach, Transforming Universities for a Changing Climate, Working Paper Series No. 6, 2021. Disponível em: https://5f909d8c-4bd1-4d68-8518-3b7772d3fa86.filesusr.com/ugd/f81108_f42187d975d941cda1c3ea1785f169d3.pdf. Acesso em: 25 nov. 2021.
MORENO-GARCIA, L.; ADJALLÉ, K.; BARNABÉ, S.; RAGHAVAN, G. S. V. Microalgae biomass production for a biorefinery system: recent advances and the way towards sustainability. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.76, p 493-506, 2017.
MORTON, T. Ecology without nature: rethinking environmental aesthetics. Boston, MA: Harvard University Press, 2007.
MORTON, T. Dark ecology: for a logic of future coexistence. New York: Columbia University Press, 2016.
ONYEAKA, H.; MIRI, T.; OBILEKE, K.; HART, A.; ANUMUDU, C.; AL-SHARIFY, Z. T. Minimizing carbon footprint via microalgae as a biological capture. Carbon Capture Science & Technology, v.1, p 100007, 2021. https://doi.org/10.1016/j.ccst.2021.100007.
PASQUERO, C.; POLETTO, M.; GRESKOVA, T. Photosynthetic Architecture in times of Climate Change and other global disruptions. In: 1.T6.S1. Bio Data/Bio Tectonics for Architectural Design. eCAADe, v.1, n.38, p 583 – 592, 2020. Disponível em: https://www.ecologicstudio.com/knowledge-room/ecaade-2020.
PASQUERO, C.; POLETTO, M. Bio-digital aesthetics as value system of post-Anthropocene architecture. International Journal of Architectural Computing, v.18, n.2, p 120-140, 2020. https://doi.org/10.1177/1478077120922941.
PRUVOST, J; CORNET, J-F; PILON, L. Large-Scale Production of Algal Biomass: Photobioreactors. Faizal Bux; Yusuf Chisti. Algae Biotechnology: Products and Processes, Springer, pp.41-66, 2016, Green Energy and Technology, v, p 41-66, 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-319-12334-9_3
REBELATTO, B. G. Eficiência energética nas universidades: uma contribuição para o Objetivo do Desenvolvimento Sustentável 7. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental. Universidade de Passo Fundo, 2019.
REMPEL, A.; DE SOUZA SOSSELLA, F.; MARGARITES, A. C.; ASTOLFI, A. L.; STEINMETZ, R. L. R.; KUNZ, A.; TREICHEL, H.; COLLA, L. M. Bioethanol from Spirulina platensis biomass and the use of residuals to produce biomethane: An energy efficient approach. Bioresource Technology, v.288, p 121588, 2019.
SACHT, H. M.; VETTORAZZI, E. Urban Jungle: Influência da Vegetação na Climatização do Andar 43 no Edifício Mirante do Vale em São Paulo. In: XIX ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 19., 2022, Canela. Anais... Porto Alegre: ANTAC, 2022.
SANTOSO, D. A.; DARMAWAN, R. A.; SUSANTO, J. Microalgae for CO2 Reduction and Wastewater Treatment Application in Industrial Area. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kelautan Tropi, v.3, n.2, p 62-70, 2011.
SCHERER, M. J; BERWANGER, L.; REDIN, J.; SEVERO, T. Envoltórias vegetadas e sua contribuição no desempenho térmico de HIS para a zona bioclimática 2. In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 19., 2022, Canela. Anais... Porto Alegre: ANTAC, 2022.
SEDIGHI, M.; POURMOGHADDAM QHAZVINI, P.; AMIDPOUR, M. Algae-Powered Buildings: A Review of an Innovative, Sustainable Approach in the Built Environment. Sustainability, v.15, p 3729, 2023. https://doi.org/ 10.3390/su15043729
SETTE, A. O ideal da cidade compacta ainda faz sentido? 2021. Disponível em: https://www.archdaily.com.br/br/957822/o-ideal-da-cidade-compacta-ainda-faz-sentido. Acesso em: 08 jun. 2021.
SHABANOV, ILYA. The Effortless Academic’s Manual. 2023. Disponível em: https://effortlessacademic.carrd.co/. Acesso em: 27 jan. 2023.
SIDDIKI, S. Y. A.; MOFIJUR, M.; KUMAR, P. S.; AHMED, S. F.; INAYAT, A.; KUSUMO, F.; BADRUDDIN, I. A.; T.M., KHAN, K. T. M.; NGHIEM, L. D.; ONG, H. C.; MAHLIA, T. M. I. Microalgae biomass as a sustainable source for biofuel, biochemical and biobased value-added products: An integrated biorefinery concept. Fuel, v.307, p 121782, 2022.
SOARES, N., COSTA, J. J., GASPAR, A. R., & SANTOS, P. (2013). Review of passive PCM latent heat thermal energy storage systems towards buildings’ energy efficiency. Energy and Buildings, 59, 82–103. doi:10.1016/j.enbuild.2012.12.042.
THE CITY FIX BRASIL. Nossa Cidade: o desafio de tornar o acesso às cidades igual para todos. 2016. Disponível em https://www.thecityfixbrasil.org/2016/11/01/nossa-cidade-o-desafio-de-tornar-o-acesso-as-cidades-igual-para-todos/. Acesso em: 22 nov. 2021.
UGWU, C. U.; OGBONNA, J. C.; TANAKA, H. Characterization of light utilization and biomass yields of Chlorella sorokiniana in inclined outdoor tubular photobioreactors equipped with static mixers. Process Biochemistry, v.11, n.40, p 3406-3411, 2005. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2005.01.023.
UN. UNITED NATIONS. COP27: Delivering for people and the planet. 2022. Disponível em:https://www.un.org/en/climatechange/cop27. Acesso em: 22 abr. 2023.
VALDAMERI, C. C. N; WESTPHAL, F. S. O uso de sistemas verticais de vegetação como estratégia para conforto térmico. In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 19., 2022, Canela. Anais... Porto Alegre: ANTAC, 2022.
WANG, G.; TANG, Z.; GAO, Y.; LIU P.; LI, Y.; LI, A; CHEN, X. Phase Change Thermal Storage Materials for Interdisciplinary Applications. Chemical Reviews, março de 2023, https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.2c00572.
WRI BRASIL. Cidades precisam fomentar o acesso equitativo a serviços urbanos para atingir a prosperidade econômica e o desenvolvimento sustentável. 2021. Disponível em: https://wribrasil.org.br/pt/blog/clima/ipcc-relatorio-mudancas-climaticas-2021. Acesso em: 08 jun. 2021.
XIAO, Y.; LUO, Y. Research progress and application of photobioreactor in wastewater treatment. E3S Web Conf., v.352, p 02024, 2022. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202235202024.
ZAERA-POLO, A.; ANDERSON, J. S. The Ecologies of the Building Envelope: A Material History and Theory of Architectural Surfaces. Barcelona: Actar, 2021.
ZALBA, B., MARÍN, J. M., CABEZA, L. F., & MEHLING, H. (2003). Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications. Applied Thermal Engineering, 23(3), 251–283. doi:10.1016/s1359-4311(02)00192-8.
ZARROUK, C. Contribution a l’etude d’une cyanophycee . Influence de divers facteurs physiques et chimiques sur la croissance et photosynthese de Spirulina maxima (Setch et Gardner) Geitler. Tese. Universidade de Paris, França, 1996.
ZHANG, QING H.; WU, XIA; XUE, SHENG Z.; WANG, ZHI H.; YAN, CHENG H.; CONG, WEI. Hydrodynamic characteristics and microalgae cultivation in a novel flat-plate photobioreactor. 2012. Biotechnol Progress. 29(1), 127–134. doi:10.1002/btpr.1641.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2023 ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
