Yeosu, Corea del Sur.- Una nueva revisión científica describe las extensas aplicaciones de las microalgas en las industrias de la bioenergía, nutracéuticos y farmacéutico, los desafíos y limitaciones asociados y cómo pueden superarse para hacer factible y viable para la comercialización.
Las microalgas son una fuente rica de compuestos de carbono, que pueden ser utilizados en biocombustibles, suplementos para la salud, farmacéutica y cosmética. Ellas también tienen aplicaciones en el tratamiento de las aguas servidas y la mitigación del CO2 atmosférico. Las microalgas producen un amplio rango de bioproductos, incluido polisacáridos, lípidos, pigmentos, proteínas, vitaminas, compuestos bioactivos y antioxidantes. El interés en las microalgas como materia prima para la producción de biocombustibles ha inspirado una nueva orientación en la biorefinería.
Científicos de la Chonnam National University elaboraron una revisión científica que describe las ventajas de las microalgas para la producción de biocombustibles y varios compuestos bioactivos, y discuten los parámetros de cultivo.
Bioenergía y microalgas
Los biocombustibles que incluyen a combustibles de algas tienen niveles de oxígeno de 10-45% y niveles muy bajos de emisiones de sulfuro, mientras que los combustibles basados en el petróleo no tienen oxígeno y tienen altos niveles de sulfuro. Los biocombustibles no son contaminantes, localmente disponibles, accesibles, sostenibles y seguros obtenidos de fuentes renovables.
Los combustibles obtenidos de las microalgas son ecoamigables, no tóxicas y con un alto potencial para fijar el CO2 global. Se ha reportado que 1 kg de biomasa de alga puede fijar 1.83 kg de CO2. Además, algunas especies usan SOx y NOx como flujo de nutrientes junto con el CO2. El CO2 constituye el 50% del peso seco de la biomasa algal. La selección y desarrollo de biomasa es una fase crucial y limitada por el costo en la generación de biocombustibles para ajustar y optimizar la estructura de energía y costos. Muchos países en Asia, Europa y América han empezado con la industrialización de la bioenergía de la biomasa de microalgas.
A escala industrial la producción de microalgas es muy baja en sistemas de cultivo al aire libre o bajo techo. En fotobiorreactores la producción actual es más baja debido a la pérdida de la radiación activa absorbida.
En aspectos generales, la materia prima de microalgas es competente y preferido para producir biocombustibles, por ejemplo las microalgas no requieren de tierras de cultivo y agua dulce para su cultivo, ellas por consiguiente no afectan la cadena alimentaria humana y animal, pueden crecer varias veces independiente de las condiciones estatales, mitigación del CO2 atmosférico y el tratamiento de las aguas servidas.
Cultivo de algas
El cultivo a gran escala será decisivo para contribuir al desarrollo de una industria sostenible para la producción de biomasa, además de la generación de productos de alto valor. Muchas especies de microalgas muestran potencial para el cultivo a gran escala, pero hay insuficiente información para realizar pruebas comerciales. Se requiere de una gran cantidad de biomasa de microalgas para competir con otras materias primas para la producción sostenible de bioetanol.
Las microalgas pueden ser cultivados por diferentes métodos y bajo diferentes condiciones. Ellas necesitan luz como fuente de energía para convertir el agua absorbida y el CO2 en biomasa a través de la fotosíntesis. Las microalgas también necesitan nitrógeno y fósforo como nutrientes principales, que representan de 10-20% de la biomasa algal. Las agua servidas es una buena fuente de nutrientes requeridos para el cultivo de microalgas. {mprestriction ids=»*»}
Uno de los parámetros más importantes en el cultivo de algas es el tipo de biorreactor usado. Este debe ser diseñado de acuerdo a las especies y el propósito de cultivo. A gran escala, las algas pueden ser cultivadas en estanques abiertos. Los sistemas de cultivo abiertos son comparativamente más baratos, pero ellos se pueden contaminar fácilmente. Otros biorreactores tienen instalaciones de cultivo continuo o por lotes. Algunas especies de algas crecen muy bien en cultivos heterotróficos. Para el cultivo comercial es factible el crecimiento de las microalgas en plantas de tratamiento de aguas servidas.
Para hacer de la biotecnología de microalgas sostenibles, factible y económicamente viable, es necesario desarrollar tecnologías de cultivo exitosas para mejorar la producción de biomasa. Para un factible cultivo microalgas, la producción de biomasa debe ser >30 g/m2-día.
Pretratamiento de la biomasa algal
El pretratamiento de la biomasa algal incluye la degradación o disrupción de la biomasa para convertir, acumular y procesar los carbohidratos y lípidos que contienen. A gran escala, el pretratamiento de la biomasa es un cuello de botella y potencialmente es el paso más costos en la producción de biocombustibles. Muchos diferentes métodos han sido descritos para el pretratamiento de la biomasa algal, pero no son un método óptimo y altamente productivo. Los científicos necesitan desarrollar métodos factibles y económicos del pretratamiento de la biomasa para la producción de bioetanol.
El informe científico describe destaca que el cultivo de microalgas depende de las especies y es afectado por factores como la disponibilidad de nutrientes, temperatura, pH, salinidad, carbono inorgánico, oxígeno, intensidad de luz y CO2. Otros factores importantes que determinan el éxito del cultivo incluyen la agitación y mezcla, ancho y profundidad de los biorreactores, frecuencia de cosecha y tasa de dilución.
Los autores del estudio concluyen que las microalgas son pequeñas fábricas y fuentes renovables, sostenibles y económicas de biocombustibles, productos medicinales bioactivos e ingredientes de alimentos. Las microalgas son útiles en la mitigación del nivel elevado de CO2 y el tratamiento de aguas servidas.
Referencia (abierto):
Muhammad Imran Khan, Jin Hyuk Shin and Jong Deog Kim. The promising future of microalgae: current status, challenges, and optimization of a sustainable and renewable industry for biofuels, feed, and other products. Microbial Cell Factories 2018, 17:36
https://doi.org/10.1186/s12934-018-0879-x
https://microbialcellfactories.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12934-018-0879-x {/mprestriction}
