Lemna menor -Lemna minor
| Lemna menor | |
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Classificação científica 
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| Reino: | Plantae |
| Clade : | Traqueófito |
| Clade : | Angiospermas |
| Clade : | Monocots |
| Pedido: | Alismatales |
| Família: | Araceae |
| Gênero: | Lemna |
| Espécies: |
L. menor
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| Nome binomial | |
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Lemna menor |
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Lemna minor , a lentilha d'água comum ou lentilha d'água menor , é uma espécie de planta aquática de água doce na subfamília Lemnoideae da família Araceae . L. minor é usado como ração animal, biorremediador, para recuperação de nutrientes de águas residuais e outras aplicações.
Descrição
Lemna minor é uma planta aquática de água doce flutuante , com uma, duas, três ou quatro folhas, cada uma com uma única raiz pendurada na água. À medida que mais folhas crescem, as plantas se dividem e se tornam indivíduos separados. A raiz tem 1–2 cm de comprimento. As folhas são ovais, com 1–8 mm de comprimento e 0,6–5 mm de largura, verde claro, com três (raramente cinco) nervuras e pequenos espaços de ar para auxiliar a flotação. Reproduz-se principalmente vegetativamente por divisão. As flores raramente são produzidas e medem cerca de 1 mm de diâmetro, com uma escala membranosa em forma de xícara contendo um único óvulo e dois estames. A semente tem 1 mm de comprimento, nervurada com 8-15 nervuras. Os pássaros são importantes na dispersão de L. minor em novos locais. A raiz pegajosa permite que a planta adira à plumagem ou aos pés dos pássaros, podendo assim colonizar novos lagos.
Distribuição
Lemna minor tem uma distribuição subcosmopolitana e é nativa na maior parte da África , Ásia , Europa e América do Norte . Está presente em todos os locais onde ocorrem lagoas de água doce e riachos de movimento lento , exceto em climas árticos e subárticos. Não é relatado como nativo da Australásia ou da América do Sul , embora seja naturalizado lá.
Cultivo
Para condições ideais de crescimento, valores de pH entre 6,5 e 8 são necessários. L. minor pode crescer a temperaturas entre 6 e 33 ° C. O crescimento das colônias é rápido e as plantas formam um tapete cobrindo poças tranquilas quando as condições são adequadas. Em regiões temperadas , quando as temperaturas caem abaixo de 6 a 7 ° C, pequenos órgãos densos e cheios de amido chamados 'turions' são produzidos. As plantas ficam dormentes e afundam no solo para a hibernação. Na primavera seguinte, eles voltam a crescer e flutuam de volta à superfície.
Em geral, lentilhas-d'água precisam de algum esforço de manejo para serem cultivadas. As pequenas plantas flutuantes são suscetíveis a serem transformadas em montes, o que resulta em uma superfície de água aberta, permitindo o crescimento de algas . Por esta razão, lagoas estreitas e compridas que correm perpendicularmente ao vento predominante são recomendadas. A distribuição igual de nutrientes adicionados nos tanques pode ser alcançada por várias entradas. Para manter uma densa cobertura de plantas na superfície da água e evitar uma camada muito espessa para o crescimento, a colheita coordenada e a reposição de nutrientes são necessárias.
Os requisitos de fertilizantes para o cultivo de lentilha-d'água dependem da fonte de água e do isolado geográfico de L. minor que é usado. L. minor cultivadas em tanques cheios de água da chuva, precisam de uma aplicação adicional de nitrogênio , fósforo e potássio . O nitrogênio total de Kjeldahl não deve cair abaixo de 20–30 mg / l se as altas taxas de crescimento e os teores de proteína bruta devem ser mantidos. Com relação ao fósforo, um bom crescimento foi relatado em concentrações entre 6 e 154 mg / l (não há sensibilidade notável para altas concentrações de fósforo nas taxas de crescimento). Efluentes da produção de animais domésticos têm concentrações muito altas de amônio e outros minerais. Freqüentemente, eles precisam ser diluídos para uma concentração equilibrada de nutrientes. Para o isolado de L. minor 8627 cultivado em líquido de lagoa suína , as melhores taxas de produção foram alcançadas quando cultivado em líquido de lagoa suína diluído a 20% ( nitrogênio Kjeldahl total : 54 mg / l, amônio: 31 mg / l, fósforo total: 16 mg / l). A água de esgoto, que geralmente tem uma concentração adequada de potássio e fósforo, pode ser usada para cultivar lentilha d'água, mas as concentrações de nitrogênio precisam ser ajustadas.
Usos
Biorremediação
Foi demonstrado que a Lemna minor remove metais pesados como chumbo , cobre , zinco e arsênio de forma muito eficiente de águas com concentrações não letais. Um estudo específico descobriu que mais de 70% do arsênico foi removido após 15 dias na concentração inicial de 0,5 mg / l. Outro diz que a biomassa viável de L. minor remove 85-90% do Pb (NO 3 ) 2 com uma concentração inicial de 5 mg / l. No entanto, concentrações mais altas de chumbo resultam em uma diminuição na taxa de crescimento relativo de L. minor . Como L. minor é tolerante à temperatura, apresenta rápido crescimento e é fácil de colher, apresenta alto potencial para o uso econômico em tratamentos de águas residuais. O tratamento de águas residuais Devils Lake , localizado em Dakota do Norte, EUA, utiliza essas propriedades benéficas de L. minor e outras plantas aquáticas no tratamento de águas residuais municipais e industriais. Após um certo período de crescimento, as plantas são colhidas e utilizadas como corretivo do solo, composto ou fonte de proteína para o gado . Em regiões industriais afetadas, onde metais pesados se acumulam em águas, solos e sedimentos devido a atividades antrópicas como mineração e queima de combustíveis fósseis, o L. minor colhido não deve ser reutilizado, mas descartado de acordo. Como os metais pesados têm efeitos cancerígenos em humanos, persistem por muito tempo na natureza e se acumulam em organismos vivos, sua remoção do meio ambiente é importante. Lemna minor também removeu micropoluentes orgânicos, como produtos farmacêuticos e benzotriazóis, das águas residuais.
Alimentação do gado
Dependendo da literatura, diferentes rendimentos de L. minor são registrados. Cultivado em condições ideais, foram registrados rendimentos de até 73 toneladas de matéria seca por hectare e ano. A lentilha-d'água comum possui alto teor de proteína variando de 20 a 40% dependendo da estação, do teor de nutrientes da água e das condições ambientais. Não constrói estruturas de tecido muito complexas e, portanto, tem um baixo teor de fibra inferior a 5%. Basicamente, todos os seus tecidos podem ser usados como forragem para peixes e aves e fazem da lentilha-d'água um interessante suplemento alimentar .
Investigações experimentais mostraram que L. minor é capaz de substituir completamente o suplemento de soja na dieta de patos . Pode ser cultivado diretamente na fazenda resultando em baixos custos de produção. Portanto, o uso de lentilha d'água comum como suplemento alimentar em dietas para frangos de corte é muito lucrativo também do ponto de vista econômico. Uma investigação mostrou que os caros bolos de óleo de gergelim nas dietas dos frangos podem ser parcialmente substituídos por L. minor baratos com maior desempenho de crescimento dos frangos de corte. No entanto, devido ao menor teor de proteínas digestíveis em L. minor (68,9% em comparação com 89,9% na torta de gergelim), a lentilha-d'água comum só poderia ser usada como suplemento alimentar em dietas para frangos de corte . Além disso, ao alimentar a galinha deitada parcialmente com L. mino r seco (até 150 g / kg de forragem), a galinha apresentou o mesmo desempenho quando alimentada com farinha de peixe e polonês de arroz, enquanto a cor da gema foi positivamente afetada pela dieta de lentilha-d'água.
Recuperação de nutrientes de águas residuais
Lemna minor como planta aquática de crescimento rápido, nitrogênio e fósforo acumulando alto valor nutricional para o gado, encontra outra aplicação na recuperação de nutrientes de águas residuais do gado. Esta aplicação é conhecida por ser executada em sistemas agrícolas no sudeste da Ásia, onde estrume e excrementos são depositados em pequenas lagoas eutróficas . A água desses tanques fertiliza tanques maiores, nos quais L. minor é cultivada para uso posterior como forragem para patos.
O cultivo de isolados geográficos selecionados de L. minor no líquido diluído da lagoa suína na Carolina do Norte resultou em rendimentos de até 28,5 gm −2 dia −1 (104,03 t ha −1 ano −1 ) e remoção de mais de 85% do nitrogênio total contido e fósforo.
O pré-tratamento anaeróbico (por exemplo, através da digestão anaeróbia em um UASB ) das águas residuais e diluição do líquido abaixo de 100 mg / l de nitrogênio Kjeldahl total e 50 mg / l de fósforo total, levou ao melhor desempenho em relação ao crescimento e remoção de nutrientes.
O cultivo de L. minor em águas residuais pré-tratadas anaeróbias é uma aplicação de baixo custo, com potencial para melhorar o esterco doméstico por meio da produção de ração animal valiosa. Além disso, a poluição ambiental pode ser diminuída por meio da remoção de nutrientes dos efluentes.
Biocombustível
Lemna minor é muito adequada para a produção de bioetanol . Devido ao seu baixo teor de celulose (aproximadamente 10%) em comparação com as plantas terrestres, o procedimento de conversão do amido em etanol é relativamente fácil. Cultivado em água diluída de lagoa suína, L. minor acumula 10,6% de amido do peso seco total. Em condições ideais em termos de disponibilidade de fosfato, nitrato e açúcar e pH ideal, a proporção de amido para o peso seco total é ligeiramente superior (12,5%). A supressão da atividade fotossintética de L. minor , cultivando-a no escuro e a adição de glicose, aumenta ainda mais o acúmulo de amido em até 36%.
Após a colheita, a hidrólise enzimática libera até 96,2% da glicose ligada ao amido. O rendimento de etanol por peso seco no processo de fermentação subsequente depende do conteúdo de glicose e da disponibilidade de nutrientes no meio de crescimento, mas pode ser comparado ao rendimento de etanol de lignocelulose de culturas energéticas como Miscanthus e junco gigante . Mas, em contraste com essas culturas energéticas, a biomassa de L. minor não requer nenhum pré-tratamento térmico ou químico.
Experimentos de ecotoxicidade
Lemna minor é comumente usada para a avaliação de ecotoxicidade de micropoluentes orgânicos e inorgânicos, bem como para avaliar a toxicidade de águas residuais e lixiviados de aterros . As informações para a metodologia aplicada são fornecidas no protocolo da OCDE relevante.