Procesamiento

Procesos de transesterificación son la clave para la producción de biodiesel a base a microalgas

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By Milthon Lujan

Cultivo de microalgas (a) Estanque de canal abierto (b) Fotobiorreactor tubular (c) Matraz Erlenmeyer. Fuente: Pandey et al., (2024); Fuel, 367.
Cultivo de microalgas (a) Estanque de canal abierto (b) Fotobiorreactor tubular (c) Matraz Erlenmeyer. Fuente: Pandey et al., (2024); Fuel, 367.

Nuestra dependencia de los combustibles fósiles está disminuyendo, lo que está provocando una búsqueda global de alternativas más limpias y renovables. Los biocombustibles, al igual que el biodiesel, se han convertido en un rayo de esperanza. Pero las materias primas tradicionales para la producción de biodiesel compiten con los recursos alimentarios; en este sentido, las microalgas surgen como una alternativa importante.

La producción de biodiesel se clasifica según la materia prima utilizada. Los biocombustibles de primera generación dependen de fuentes de alimentos como plantas y semillas comestibles, lo que genera preocupación sobre la competencia con la producción de alimentos. Las opciones de segunda generación utilizan plantas no comestibles, grasas animales y aceites de cocina usados, lo que ofrece un enfoque más sostenible.

Sin embargo, el futuro está en los biocombustibles de tercera generación: las algas. Las microalgas, en particular, son potencias microscópicas con un inmenso potencial. Un equipo de científicos de Manipal Institute of Technology de la Manipal Academy of Higher Education, publicaron una revisión científica para explicar la diferencia entre los procesos de transesterificación directa e indirecta; asimismo, el documento aclara las funciones de los catalizadores en el proceso de transesterificación y la producción de FAME. Además, analiza los costos y los desafíos asociados con cada paso de la producción de biodiesel a partir de microalgas.

Microalgas: pequeños titanes de la producción de biocombustibles

Las microalgas son maravillas microscópicas: organismos unicelulares que aprovechan la luz solar para producir energía. A diferencia de las plantas terrestres, cuentan con una eficiencia fotosintética excepcional, convirtiendo la luz solar en energía a un ritmo mucho más rápido.

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La principal fortaleza de las microalgas radica en su capacidad para acumular grandes cantidades de lípidos neutros, los componentes básicos del biodiesel.

Factores que afectan el rendimiento del biodiesel

El biodiesel, un combustible de combustión limpia derivado de fuentes renovables, puede reducir significativamente la dependencia de los combustibles fósiles. El éxito de la producción de biodiesel a base de microalgas depende de dos factores cruciales:

  • Disponibilidad de biomasa: Las condiciones de cultivo impactan significativamente la tasa de crecimiento y la biomasa general de las microalgas. Factores como la intensidad de la luz, la temperatura, el equilibrio del pH y la disponibilidad de nutrientes influyen. Optimizar estos parámetros es esencial para maximizar la biomasa de microalgas.
  • Contenido de lípidos: Las diferentes especies de microalgas tienen distintas capacidades de acumulación de lípidos. Los científicos buscan y desarrollan constantemente cepas con capacidades superiores de producción de lípidos.

Cultivando el Oro Verde

El cultivo de microalgas para la producción de biodiesel requiere una cuidadosa optimización de varios factores:

  • Parámetros de crecimiento: La temperatura, la intensidad de la luz, el pH y la disponibilidad de nutrientes desempeñan un papel crucial en el crecimiento de las microalgas y la producción de lípidos.
  • Métodos de cultivo: Los estanques abiertos, los fotobiorreactores cerrados y otras técnicas de cultivo tienen sus ventajas y desventajas en términos de escalabilidad y eficiencia.

De las microalgas al biodiesel: poder de procesamiento

Una vez que tengamos una biomasa robusta de microalgas con alto contenido en lípidos, es el momento de transformarla en biodiesel. Aquí hay un desglose de los pasos clave:

  • Extracción de lípidos: Existen varios métodos para extraer lípidos de microalgas. La elección depende de factores como la eficiencia, el costo y el impacto ambiental.
  • Transesterificación: Este proceso crucial convierte los lípidos extraídos en biodiesel (ésteres metílicos de ácidos grasos o FAME). Hay dos enfoques principales:
    • Transesterificación directa: Este método convierte directamente células de algas enteras en biodiesel, eliminando la necesidad de una extracción de lípidos por separado. Sin embargo, puede ser menos eficiente y requerir catalizadores especializados.
    • Transesterificación indirecta: Aquí, los lípidos se extraen primero de las microalgas y luego se convierten en biodiesel. Este método ofrece un mejor control sobre el proceso pero agrega un paso adicional.
    • Función del catalizador: Ambos métodos dependen de catalizadores para acelerar la reacción de transesterificación. La elección y efectividad del catalizador impactan significativamente el rendimiento y la calidad del biodiesel.
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Desafíos y el camino por delante

Si bien el biodiesel a base de microalgas es muy prometedor, existen obstáculos que superar:

  • Efectividad en función de los costos: Ampliar la producción para satisfacer las demandas comerciales sigue siendo un desafío. Optimizar los métodos de cultivo, cosecha y procesamiento es crucial para reducir los costos.
  • Eficiencia energética: Todo el proceso, desde el cultivo hasta la conversión, debe ser energéticamente eficiente para garantizar una verdadera sostenibilidad.

Conclusión

Las microalgas ofrecen una visión de un futuro impulsado por biocombustibles renovables y sostenibles. Al abordar los desafíos actuales e innovar continuamente, podemos desbloquear todo el potencial de estos pequeños titanes y marcar el comienzo de un mañana más verde.

Contacto
Ramesh Vinayagam
Department of Chemical Engineering, Manipal Institute of Technology, Manipal Academy of Higher Education, Manipal 576104, Karnataka, India
Email: ramesh.v@manipal.edu

Referencia (acceso abierto)
Pandey, S., Narayanan, I., Selvaraj, R., Varadavenkatesan, T., & Vinayagam, R. (2024). Biodiesel production from microalgae: A comprehensive review on influential factors, transesterification processes, and challenges. Fuel, 367, 131547. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131547