Las microalgas son pequeñas centrales eléctricas de la naturaleza, capaces de capturar dióxido de carbono (CO2) y transformarlo en compuestos valiosos. Esto las convierte en candidatas ideales para mitigar el cambio climático secuestrando el CO2 de la atmósfera. Sin embargo, las condiciones de poca luz pueden obstaculizar su eficiencia fotosintética, lo que limita su potencial de captura de CO2.
Un nuevo estudio publicado en la revista científica Environmental Research, por científicos de la Tianjin University (China), explora cómo determinadas hormonas vegetales pueden ayudar a superar este desafío. Los investigadores estudiaron los efectos de la melatonina (MT) y el ácido indol-propiónico (IPA) en el crecimiento y la capacidad de fijación de CO2 de la espirulina, un tipo de microalga, en condiciones de poca luz dentro de un sistema de captura de carbono y cultivo masivo (CAMC).
El poder de las fitohormonas
Las fitohormonas, moléculas de señalización química natural, desempeñan un papel crucial en la regulación del crecimiento y el desarrollo de las plantas. Estudios recientes sugieren que también pueden influir en el crecimiento y el metabolismo de las microalgas. Al agregar fitohormonas al sistema CAMC, los investigadores apuntaron a mejorar la capacidad de las microalgas para prosperar en condiciones de poca luz y mejorar su eficiencia de captura de CO2.
El estudio descubrió que agregar MT e IPA al cultivo de microalgas aumentó significativamente tanto la biomasa como la capacidad de fijación de CO2. El grupo que recibió 10 mg/L de IPA logró los mejores resultados, con un aumento del 17,11 % en la biomasa y un aumento del 21,46 % en la fijación de CO2 en comparación con el grupo de control sin fitohormonas.
Múltiples beneficios
Los efectos positivos de MT e IPA se extienden más allá de simplemente aumentar la captura de CO2. Estas fitohormonas también:
- Mejora de la síntesis de clorofila: El aumento de la producción de clorofila permite que las microalgas capturen más energía lumínica, lo que mejora aún más su crecimiento.
- Mejora de la tolerancia al estrés: MT e IPA elevaron la actividad de enzimas como la superóxido dismutasa (SOD), la catalasa (CAT) y la glutatión reductasa (GR). Estas enzimas actúan como antioxidantes, lo que ayuda a las microalgas a hacer frente al estrés de los entornos con poca luz.
- Promoción de la secreción de sustancias poliméricas extracelulares (EPS): Estas sustancias forman una capa protectora alrededor de las células de las microalgas, protegiéndolas de los desafíos ambientales.
- Aumento de la producción de ficocianina: La ficocianina es un valioso pigmento azul presente en la espirulina. El estudio descubrió que el grupo de IPA de 10 mg/L produjo los niveles más altos de ficocianina, con un aumento del 20,67 % en el contenido y un aumento del 46,67 % en el rendimiento en comparación con el control.
- Mejora de la síntesis de carbohidratos y proteínas: Las fitohormonas estimularon la producción de carbohidratos y proteínas, lo que aumentó aún más la biomasa general de las microalgas.
Un futuro prometedor para la captura de CO2
Estos hallazgos demuestran el potencial prometedor del uso de fitohormonas como MT e IPA para mejorar el crecimiento de las microalgas y la fijación de CO2, particularmente en entornos con poca luz. Este enfoque presenta una estrategia valiosa para optimizar los sistemas de captura de carbono que utilizan microalgas (CAMC) y maximizar sus capacidades de utilización de recursos.
Conclusión
Este estudio destaca el impacto significativo de las fitohormonas en el rendimiento de las microalgas en condiciones de poca luz. Al mejorar la actividad fotosintética, la tolerancia al estrés y la acumulación de biomasa, las fitohormonas pueden mejorar significativamente la eficiencia de los sistemas de captura de carbono y cultivo masivo (CAMC).
Entre los principales resultados de la investigación se incluyen:
- Mejora del crecimiento y la fijación de carbono: MT e IPA promovieron eficazmente el crecimiento de las microalgas y la eficiencia de la fijación de carbono.
- Mejora de la actividad fotosintética: El mayor contenido de pigmentos fotosintéticos contribuyó a una mejor utilización del CO2.
- Tolerancia al estrés: Las fitohormonas estimularon la resistencia de las microalgas al estrés por poca luz al aumentar la actividad enzimática antioxidante y la producción de EPS.
Mayor rendimiento de biomasa: El estudio demostró un aumento significativo en el rendimiento de biomasa, impulsado por la redirección del carbono hacia la síntesis de carbohidratos y proteínas.
Estos hallazgos subrayan el potencial de las fitohormonas como una solución rentable y sostenible para optimizar la captura de carbono basada en microalgas. Al aprovechar el poder de las fitohormonas, podemos mejorar la eficiencia y la productividad de los sistemas CAMC, convirtiéndolos en una opción más viable para mitigar el cambio climático y promover un futuro sostenible.
Se necesitan más investigaciones para explorar los efectos a largo plazo de estas fitohormonas en los cultivos de microalgas e investigar su idoneidad para aplicaciones de captura de CO2 a gran escala. Sin embargo, este estudio representa un avance significativo en el aprovechamiento del poder de las microalgas para un futuro más sostenible.
El estudio fue financiado por Open Foundation of Collaborative Innovation Center for Wetland Conservation and Green Development of Hebei Province.
Contacto
Chunfeng Song
Tianjin Key Laboratory of Indoor Air Environmental Quality Control, School of Environmental Science and Engineering, Tianjin University
92 Weijin Road, Nankai District, Tianjin, 300072, PR China
Email: chunfeng.song@tju.edu.cn
Referencia (acceso abierto)
Li, P., Wang, D., Hou, Y., Hu, Z., & Song, C. (2024). Effect of phytohormones on the carbon sequestration performance of CO2 absorption-microalgae conversion system under low light restriction. Environmental Research, 262, 119984. https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119984
