Suecia – Las microalgas tiene un alto potencial para la producción de biodiesel y, en paralelo, pueden ayudar en el tratamiento de las aguas residuales domésticas.
Jean Claude Nzayisenga ha validado un método para analizar rápidamente el contenido de lípidos, carbohidratos y proteínas de las microalgas. También probó diferentes condiciones de crecimiento que mejoran la calidad del biodiesel de las algas y, en paralelo, tratan las aguas residuales.
Las microalgas son organismos unicelulares fotosintéticos de rápido crecimiento que viven principalmente en el agua y producen altas cantidades de proteínas, ácidos grasos y carbohidratos. Para medir la cantidad de estos compuestos producidos durante el crecimiento de las microalgas, Nzayisenga combinpo el método óptico de espectroscopía infrarroja transformada por Fourier (FTIR) con el complejo modelo matemático de mínimos cuadrados alternos de resolución de curvas multivariadas (MCR-ALS).
Él demostró que la combinación de los dos métodos es útil para controlar los cambios en los contenidos de ácidos grasos, carbohidratos y proteínas.
“La espectroscopía FTIR ya demostró que permite medir el contenido de ácidos grasos y carbohidratos de las microalgas, pero se usó solo, está se basa en la suposición de que el contenido de proteína permanece constante durante el cultivo, lo que no siempre es cierto. Yo comparé los resultados con los obtenidos mediante el uso de otras técnicas estándar y demostró que FTIR es un método útil para monitorear cambios de la composición bioquímica en las microalgas. Debido a que FTIR es un método relativamente rápido, este puede ser aplicado a diario para monitorear un sistema de cultivo de microalgas” destacó Nzayisenga.
El investigador trabajó con especies de microalgas que fueron aisladas en el norte de Suecia y se adaptaron a inviernos largos con bajas temperaturas y solo unas pocas horas de luz. Algunas de estas microalgas son capaces de crecer sin luz siempre que se proporcione una fuente de carbono alternativa.
Cultivo de microalgas sin luz
Nzayisenga cultivó microalgas con luz y dióxido de carbono para permitirles realizar la fotosíntesis; con luz y glucosa o glicerol como fuente de carbono para que aún puedan realizar la fotosíntesis pero que no dependan completamente de ella; o sin luz pero con glucosa o glicerol, de modo que las algas dependieran completamente de la fuente de carbono externa.
“Cuando cultivé microalgas sin luz pero con glicerol como fuente de carbono, puede observar que las microalgas son capaces de producir grandes cantidades de ácidos grasos y que la composición de estos ácidos grasos parece prometedora para la producción de biodiesel” destacó Nzayisenga.
“Elegimos el glicerol debido a que es una fuente de carbono más barata que la glucosa y es un subproducto de la producción de biodiesel que ofrece un circuito de producción más sostenible y rentable. En el futuro, sería interesante probar también otras fuentes de carbono que se producen como subproductos industriales o que provienen de los residuos de alimentos”.
En otro experimento, Nzayisenga probó el efecto del diferentes intensidades de luz en la producción de ácidos grasos. Bajo alta intensidad de luz, las microalgas produjeron más ácidos grasos que en una baja intensidad de luz, y aquí también la composición de ácidos grasos parecía prometedora para la producción de biodiesel.
El investigador analizó qué cambios bioquímicos estaban asociados con la acumulación de ácidos grasos. Al crecer sin luz y con glicerol, los ácidos grasos se acumularon a expensas de los carbohidratos, mientras que en condiciones de luz el contenido de proteínas disminuyó.
En la mayoría de sus experimentos, Nzayisenga usó no solo una cepa de microalgas, sino que comparó diferentes cepas y evaluó qué cepa tiene las mejores propiedades para la producción de biodiesel bajo las respectivas condiciones de cultivo. Él también analizó la capacidad de las cepas de microalgas para absorber nutrientes de las aguas residuales municipales, para ver si podrían mejorar el tratamiento de aguas residuales. Todas las cepas de microalgas evaluadas fueron capaces de absorber la mayor parte del nitrógeno y fósforo de las aguas residuales.
“Mis resultados muestran que existe la posibilidad de utilizar microalgas para el tratamiento de agua residuales y, en paralelo, producir materia prima para la producción de biodiesel”.
Nzayisenga defendió su tesis doctoral en la Umeå University el 15 de junio.
Contacto:
Jean Claude Nzayisenga
Research assistant, other position
jean.claude.nzayisenga@umu.se
Reference (open access):
Nzayisenga, Jean Claude. 2020. Autotrophic and heterotrophic culture of Nordic microalgae in wastewater for lipid production. Doctoral thesis, Umeå University.
