Las microalgas juegan diversos roles importantes en la acuicultura, ya sea como alimento vivo para las etapas larvales de las especies acuícolas, como insumo para los piensos o en el tratamiento de los efluentes de las explotaciones acuícolas.
Sin embargo, en el proceso de cultivar microalgas como alimento vivo, los principales desafíos son los altos costos del cultivo, la baja tasa de cosecha y la baja producción de biomasa, lo que impide la industrialización de estas microalgas.
Actualmente, las microalgas son cultivadas principalmente usando el modo fotoautotrófico debido a que requiere un bajo consumo de energía. No obstante, este método frecuentemente da como resultado una limitada acumulación de biomasa.
Por otro lado, aunque el cultivo heterotrófico puede producir una mayor biomasa que el cultivo fotoautotrófico, aún enfrenta varios desafíos, entre los cuales se incluyen el alto costo del carbono orgánico, el largo ciclo de crecimiento y las bacterias peligrosas. Mientra que el cultivo mixotrófico recién viene siendo extensamente investigado, pero aún no se ha implementado a gran escala.
Los investigadores del Ningbo Institute of Oceanography, de la Ningbo University, del NRC “Kurchatov Institute”, de la Novosibirsk State Agrarian University y de Lijiang Cheng Hai Bao Er Biological Development Co., Ltd. publicaron un artículo sobre las principales fortalezas y limitaciones de los cultivos de microalgas fotoautótrofos, heterotróficos y mixótrofos para su aplicación en los diferentes procesos acuícolas.
Cultivo fotoautotrófico de microalgas
En los cultivos fotoautotróficos, el CO2 y la luz (período de luz e intensidad de luz) son los principales factores que afectan el crecimiento de las microalgas fotoautotróficas, y la energía de la luz es convertida en sustancias celulares.
En la acuicultura, las microalgas fotoautotróficas tienen ventajas económicas obvias. No hay adición de carbonato, lo que no conducirá a problemas alcalinos excesivos en el agua.
No obstante, el modo fotoautotrófico tiene desventajas obvias en la acuicultura. Depende sustancialmente de las condiciones externas, la escasez de energía solar puede reducir la densidad de microalgas y facilitar la multiplicación de bacterias.
Por otro lado, en los cultivo fotoautotrófos se obtiene una menor biomasa de algas, comparado con otros modos de cultivo.
Cultivo heterotrófico de microalgas
En los cultivos heterotróficos, las microalgas absorben carbono orgánico externo para sintetizar biomasa y se reproducen bajo condiciones de oscuridad.
Los heterótrofos no dependen de fuentes externas de carbono inorgánico ni de energía lumínica. De esta forma, la fotosíntesis se reduce, pero la densidad celular y la biomasa aumentan relativamente.
No obstante, no todas las microalgas son capaces de un crecimiento heterótrofo. Este modo de cultivo de microalgas tiene grandes ventajas en la acuicultura.
Entre las ventajas se incluyen la dependencia en fuentes de carbono orgánico para proporcionar energía, evitando de esta forma la reproducción de bacterias mediante el uso de los nutrientes.
Asimismo, la biomasa de microalgas producidas por este modo de cultivo siempre es mayor que en condiciones fotoautotróficas, lo que puede deberse a la adición exógena de carbono orgánico.
Sin embargo, también presenta algunas desventajas. Por ejemplo, debido al carbono orgánico, las bacterias y los hongos las utilizan para reproducirse y antagonizar con las microalgas.
Cultivo mixotrófico de microalgas
En el cultivo mixotrófico, las microalgas pueden usar energía luminosa y carbono inorgánico externo para proveer el CO2 requerido para la fotosíntesis y también absorber el carbono orgánico externo para proveer energía para el crecimiento.
En este tipo de cultivo, las microalgas pueden obtener la energía requerida para la reacción en la fase oscura y el oxígeno requerido para el ciclo del ácido tricarboxílico y pueden utilizar el carbono inorgánico para almacenar los productos de la reacción oscura para el catabolismo.
Las ventajas del cultivo mixotrófico incluyen:
- La mayoría de los cultivos mixotróficos tienen una mayor densidad y biomasa.
- Se obtienen sustancias activas que no están disponibles en los otros modos de cultivo.
No obstante, las condiciones del modo de cultivo de mixotrofia son estrictas, como fuente de luz, carbono inorgánico, carbono orgánico y temperatura adecuada para el crecimiento de las microalgas.
Finalmente el costo de los cultivos mixotróficos son mayores que de los cultivos fotoautotróficos y heterotróficos. La modificación del equipo y las limitaciones técnicas pueden conducir a un aumento de los costos de producción.
Conclusión
Los diferentes modos de cultivo de microalgas en los procesos acuícolas enfrentan varios desafíos que necesitan ser resueltos.
“El modo fotoautótrofo es de bajo costo pero tiene baja biomasa. En el heterotrófico, algunas microalgas pueden producir una mayor biomasa, pero la adición del carbono orgánico es de fácil uso por las bacterias. En el cultivo mixotrófico, la mayoría de microalgas producen una mayor biomasa y sustancias bioactivas, y la asimilación del carbono orgánico e inorgánico puede ser reducido”, concluye el estudio.
Asimismo, la biomasa y la acumulación de nutrientes en las microalgas varía dependiendo de los diferentes métodos de cultivos. De hecho, las condiciones de cultivo mixotrófico pueden promover la acumulación de ácidos grasos poliinsaturados y otros nutrientes, que pueden servir como alimento de alta calidad y asegurar el desarrollo exitoso de las larvas de diferentes especies acuícolas.
“En resumen, seleccionar el adecuado modo de cultivo para las microalgas en la acuicultura es importante. Este podría ser considerado en términos de su propia reproducción y el cuerpo de agua o animales que vienen siendo criados”, finalizaron.
El estudio fue financiado por el National Key Research and Development Program, el National Natural Science Foundation of China, el Natural Science Foundation of Zhejiang Province, y el Yunnan Key Laboratory of Microalgae.
Referencia (acceso abierto)
Cheng P, Shan S, Zhu Z, Liu K, Namsaraev Z, Dubovskiy I and Xu Q (2023), The role of microalgae culture modes in aquaculture: a brief opinion. Front. Bioeng. Biotechnol. 11:1196948. doi: 10.3389/fbioe.2023.1196948
