EE.UU – Una nueva técnica de cultivo de algas marinas promete incrementar en cuatro veces la producción.
Las limitaciones estacionales o crónicas en la zona fótica limitan el cultivo a gran escala de las macroalgas en muchos océanos del mundo, afectando el desarrollo de las algas como insumos para la producción de biocombustibles.
Una posible solución es suministrar los nutrientes usando un enfoque de ciclo de profundidad, moviendo las macroalgas entre las aguas profundas ricas en nutrientes durante la noche y las aguas superficiales (zona fótica) durante el día.
Los científicos de USC Wrigley Institute for Environmental Studies en la isla Santa Catalina, trabajando con la industria, informaron de una nueva técnica de acuicultura en las costas de California que incrementa dramáticamente el crecimiento de las macroalgas, hasta cuatro veces más biomasa que el proceso natural.
La técnica emplea un artilugio denominado “elevador de macroalgas” que optimiza el crecimiento de las algas flotantes elevándolas o bajándolas a diferentes profundidades.
“Este experimento en la costa de California es un paso importante debido a que demuestra que las algas pueden ser gestionadas para maximizar su crecimiento” dijo Diane Young Kim del USC Wrigley Institute, autora del estudio.
Los científicos trabajaron con el kelp, Macrocystis pyrifera. Está alga es de rápido crecimiento y se conoce su ciclo de vida, por lo que es apto para el cultivo.
Cultivo de macroalgas
El cultivo de macroalgas aún debe superar algunos obstáculos. Para crecer, las algas marinas deben estar ancladas a un sustrato y solo crecen hasta los 60 pies de profundidad.
Pero en mar abierto, la capa superficial iluminada por el sol carece de nutrientes, los que están disponibles en aguas más profundas.
Para maximizar el crecimiento en mar abierto, los científicos tuvieron que descubrir cómo darles un sustrato a las algas para que accedan a la luz solar y a los nutrientes; además de averiguar si las algas podrían sobrevivir a mayores profundidades.
Marine BioEnergy inventó el concepto de ciclo de profundidad de las algas, y los científicos de USC llevaron a cabo una prueba biológica y oceanográfico.
Elevador de algas
El elevador de macroalgas está formado por tubos de fibra de vidrio y cables de acero inoxidable que mantienen a las algas en mar abierto.
Las algas juveniles se fijan a una viga horizontal, y toda la estructura sube y baja en la columna de agua utilizando un cabrestante automático.
A inicios de 2019, los investigadores recolectaron algas de la naturaleza, las colocaron en el elevador de algas y luego las desplegaron en la costa norte de la isla Catalina.
Durante 100 días, el elevador mantenía a las algas cerca a la superficie durante el día para que pudieran absorber la luz del sol, luego las sumergían unos 80 metros durante la noche para que pudieran absorber nitratos y fosfatos en las aguas más profundas.
Las algas tuvieron un incremento promedio de 5% por día en peso húmedo, lo que resultó en un peso húmedo aproximado de 4 veces más que el grupo control.
“Encontramos que las algas crecían mucho más rápido que el grupo control, produciendo cuatro veces más biomasa” destacó Kim.
Antes del experimento, no estaba claro si las algas podrían absorber eficazmente los nutrientes en el ambiente profundo, frío y oscuro.
El nitrato es un gran factor limitante para las plantas y las algas, pero el estudio sugiere que las algas encontraban todo lo que necesitaban para prosperar cuando se sumergían en aguas profundas por la noche.
De igual importancia, las macroalgas pudieron soportar la mayor presión bajo el agua.
“La buena noticia es que el sistema de la granja se puede implementar en base a productos existentes, sin necesidad de nueva tecnología” manifestó Brian Wilcox, co-fundador e ingeniero jefe de Marine BioEnergy.
“Una vez implementadas, las granjas de ciclos de profundidad podrían conducir a una nueva forma de producir combustible (en base a macroalgas) asequible y neutro en carbono durante todo el año”.
Cindy Wilcox, cofundadora y presidenta de Marine BioEnergy, estima que se necesitaría una porción del océano del tamaño de Utah (0,13% del total del océano Pacífico) para producir suficiente biocombustible de algas marinas para reemplazar el 10% del petróleo líquido que se consume anualmente en los Estados Unidos.
Los hallazgos de los científicos sugieren que puede ser posible utilizar el mar abierto para cultivar algas marinas que pueden servir de insumos para la producción de biocombustibles.
La investigación fue financiada por ARPA-E, U.S. Department of Energy Award Number DE-AR0000689 y por Marine BioEnergy, Inc.
Referencia (acceso abierto):
Ignacio A. Navarrete, Diane Y. Kim, Cindy Wilcox, Daniel C. Reed, David W. Ginsburg, Jessica M. Dutton, John Heidelberg, Yubin Raut, Brian Howard Wilcox. 2021. Effects of depth-cycling on nutrient uptake and biomass production in the giant kelp Macrocystis pyrifera. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 141,
2021, 110747, ISSN 1364-0321, https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.110747
