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El rol de las microalgas en la bioeconomía mundial

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By Milthon Lujan

Almería, España – Un equipo de investigadores publicó una revisión científica en donde destacan el potencial de la contribución de las microalgas a la bioeconomía mundial.

Las microalgas contribuyen a la sustentabilidad del planeta, principalmente mediante la transformación de CO2 a O2. Ellos son los principales productores de la biomasa en los sistemas acuáticos.

La biotecnología microalgal viene contribuyendo a la bioeconomía mundial, produciendo biomasa valiosa para aplicaciones relacionadas con los humanos como farmacéuticos, cosméticos, alimentos y piensos.

Sin embargo, las microalgas pueden potencialmente contribuir más a la bioeconomía mediante el incremento de su actual capacidad de producción y el desarrollo de nuevas aplicaciones. Ellas han sido propuestas como una fuente de biocombustibles, químicos y biofertilizantes, aunque también pueden proveer servicios como tratamiento de aguas servidas.

Gabriel Acién, del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Almería, publica un estudio junto a otros cinco investigadores de Portugal, Holanda, Noruega y España en el que desvelan que sus aplicaciones son tan grandes que aún la ciencia no se ha aproximado a su potencial, analizando tendencias de desarrollo e invitando a la inversión.

La contribución de las microalgas a la bioeconomía es y será fundamental, como dejan de manifiesto en un reciente trabajo un grupo internacional de científicos liderados por Gabriel Acién.

Bajo el título ‘The role of microalgae in the bioeconomy’, los investigadores han pretendido despertar el interés por este sector y animar a que empresas e instituciones apoyen las iniciativas en este campo, “por los beneficios que pueden aportar a la sociedad”.

Junto a Acién, investigador de prestigio por el alto valor del acumulado de sus trabajos previos, que pertenece al Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Almería, firman el estudio Alberto Reis, del Laboratorio Nacional de Energía y Geología de Lisboa, Portugal; René H. Wijffels, de la Universidad de Nord, Noruega, y de la Universidad de Wageningen, Holanda; la misma universidad a la que pertenece María Barbosa, más Vitor Verdelho, de la empresa portuguesa A4F Alga 4 Future; y Bernardo Llamas, de la Universidad Politécnica de Madrid.

Bioeconomía

Estos investigadores han partido de la base comúnmente aceptada de que la bioeconomía es el nuevo paradigma para mejorar de modo notable la sostenibilidad de nuestra sociedad. En virtud de ello, han ido más allá para aseverar que las microalgas pueden hacer importantes aportaciones en este ámbito.

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En concreto, por su elevada capacidad de producción y plasticidad metabólica, las microalgas pueden utilizarse para aplicaciones tan diversas como la producción de alimentos y nutracéuticos para mejorar la salud, por ejemplo, así como la producción de alimentos para ganado y acuicultura, o la fabricación de bioestimulantes y biopesticidas agrícolas que mejoren la producción de alimentos.

Como ya ha destacado en otras investigaciones la Universidad de Almería, las microalgas igualmente se pueden emplear para el tratamiento de aguas residuales y gases de combustión.

En este artículo se repasan no solo estas aplicaciones ya conocidas, así como los factores que actualmente limitan el desarrollo de este tipo de procesos, sino que se incide en que, aunque son numerosas y se trata de un sector en continuo crecimiento, la utilidad de las microalgas es tan grande que aún no se ha aproximado a su potencial real.

De este modo, en este artículo se persigue poner en valor las aplicaciones planteadas hasta el momento, pero, sobre todo, busca analizar las posibles tendencias de desarrollo en el medio y largo plazo.

Se trata, por tanto, de una mirada al frente desde el estado actual de producción de microalgas y los procesos basados en el empleo de este tipo de microorganismos y, finalmente, discute en los planteamientos expuestos los principales desafíos a los que se enfrenta la biotecnología de microalgas para ampliar su contribución a la bioeconomía en el futuro.

Importancia de las microalgas

Los investigadores describen los mayores factores determinantes de los procesos relacionados con las microalgas, seguido por un análisis de las más relevantes contribuciones hechas por las microalgas a la bioeconomía.

La revisión científica provee un panorama crítico del campo de la biotecnología de microalgas para identificar los desafíos a corto plazo que necesitan ser enfrentados para contribuir a la bioeconomía global.

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Producción heterotrófica versus autotrófica de microalgas

Las microalgas pueden ser producidas usando dos estrategias principales: autotróficamente o heterotróficamente.

La producción autotrófica es el método más convencional aunque, actualmente, la producción heterotrófica es de rápido crecimiento.

La producción heterotrófica de microalgas consistentemente ha mejorado el rendimiento del crecimiento y las concentraciones de las células, comparado a la producción fotoautotróficas. No obstante, el cultivo heterotrófico de las microalgas pueden incrementar los costos de producción, debido a la necesidad de una fuente de carbono orgánico.

Para alcanzar procesos de producción sostenible de microalgas se necesitan dos condiciones:

a) Diseñar sistemas altamente eficientes que maximicen la luz del sol utilizados por las células, mientras que al mismo tiempo se utiliza una cantidad mínima de energía para la producción y cosecha/procesamiento de microalgas.

b) Usar materiales y nutrientes de bajo impacto, para minimizar el uso de metal o concreto para construir los reactores, y para usar CO2 puro o fertilizantes como fuente de nutrientes.

Sistemas de producción abiertos vs cerrados

Para la producción de microalgas, dos tipos principales de reactores son utilizados: cerrados y abiertos.

En los fotobiorreactores cerrados, el cultivo está separado de la atmósfera por un material transparente (plástico o vidrio). En estos reactores, el cultivo es mezclado por la aireación y el bombeo, los cuales consumen grandes cantidades de energía.

En los reactores abiertos, el cultivo no está separado de la atmósfera, así que está directamente expuestos a la luz solar y a cualquier contaminante, haciendo que el control adecuado de las condiciones de cultivo sea muy difícil.

Instalaciones industriales

La producción de microalgas es similar a una actividad industrial a pequeña escala.

Con la finalidad de incrementar la contribución de las microalgas a la bioeconomía, la capacidad de producción general debe incrementarse.

En la actualidad, la mayoría de instalaciones existentes en el mundo son de pequeña o mediana escala; están en el rango de 1 y 50 ha para los sistemas abiertos, y de 10 a 500 m3 en el caso de los fotobiorreactores cerrados.

Globalmente, la producción se estima en 25,000 t, de las cuales más de la mitad es producida en China. El valor del mercado se estima en EUR 50 millones y se proyecta que crezca a EUR 70 millones para el 2025.

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En Europa existen 480 compañías, 170 de las cuales son microproductores con menos de 5 empleados; 280 empresas tienen de 5 a 10 empleados, mientras que solo 30 compañías emplean más de 10 personas.

Aplicaciones actuales de las microalgas

Las actuales aplicaciones de las microalgas incluyen alimentos, piensos, salud y cosméticos. Para esto, los precios de la biomasa de microalgas varía de 5 a 500 EUR/kg, con un mercado de 100 k/año.

Las aplicaciones alimenticias para las microalgas incluyen ingredientes de alimentos y alimentos saludables. Las microalgas contribuyen debido a que poseen un alto valor nutricional, que contenían:

a) altas concentraciones de proteína con todos los aminoácidos esenciales,

b) lípidos con un perfil altamente valioso y ricos en ácidos grasos poliinsaturados, y

c) carbohidratos bioactivos como polisacáridos.

Referencia (acceso abierto):
F. Gabriel Acién Fernández, Alberto Reis, René H. Wijffels, Maria Barbosa, Vitor Verdelho, Bernardo Llamas. The role of microalgae in the bioeconomy, New Biotechnology, Volume 61, 2021, Pages 99-107, ISSN 1871-6784, https://doi.org/10.1016/j.nbt.2020.11.011. 

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