En la actualidad, existe una mayor necesidad de procesos de producción más sostenibles y de avanzar hacia una fabricación sin desperdicios. Algunas de las industrias con mayor cantidad de efluentes pertenecen a la agroindustria, alimentos y bebidas.
Las microalgas se vienen utilizando como alternativa a las técnicas tradicionales de remediación con la ventaja de generar productos de alto valor agregado.
Un equipo de investigadores del Tecnológico de Monterrey y de la Technical University of Denmark publicaron una revisión científica en donde proporcionar una hoja de ruta sobre el uso de microalgas con respecto a la productividad de biomasa, la concentración de biomasa, la eliminación de nitrógeno, fósforo y demanda química de oxígeno y los porcentajes de lípidos, proteínas y carbohidratos.
La finalidad de la publicación es guiar a los académicos y las partes interesadas industriales en la toma de decisiones para optimizar y valorizar aún más sus flujos secundarios (efluentes).
Tratamiento de efluentes mediante microalgas
En la última década se ha incrementado el interés en la comunidad científica por conocer cómo utilizar las microalgas para el tratamiento de efluentes de diversas industrias y de la piscicultura.
Las principales ventajas que presenta el tratamiento con microalgas, tanto sobre los métodos tradicionales de tratamiento de aguas como sobre el uso de otros organismos utilizados para la biorremediación, son su gran adaptabilidad a condiciones adversas, su resistencia a materiales tóxicos o peligrosos y los costos asociados relativamente bajos en comparación con otros métodos.
Asimismo, las microalgas son ampliamente conocidas por acumular cantidades considerables de lípidos, lo que las hace de gran interés para la industria de los biocombustibles, y generan proteínas de alto valor, que también son relevantes en los mercados nutracéutico y alimentario.
Hay cuatro mecanismos principales por los cuales las microalgas logran la biorremediación: biosorción, bioacumulación, biodegradación intracelular y biodegradación extracelular; cada uno de estos procesos se dirige a grupos específicos de compuestos.
Efecto del género de microalgas sobre la producción
La producción de biomasa es un importante parámetro para medir el costo de un bioproceso. Los rangos para la concentración de biomasa son muy variables dependiendo de la especie y las condiciones de cultivo, así como de la composición de los efluentes. Se ha observado que la concentración de biomasa fluctúa entre 0.2 y 4.25 g.L-1.
De acuerdo con los autores del estudio, el género parece tener un alto efecto en el resultado del experimento debido a que la mayoría de los puntos correspondientes a Chlorella sp. son en general más altos.
“Hay una mayor cantidad de puntos de datos referentes a la concentración de biomasa para Chlorella, en comparación con otros géneros, que son superiores a la media”, reportaron.
Avances en la producción de productos de alto valor
Además del uso de los efluentes como un medio de cultivo, la valorización de los efluentes también es un tema relevante a ser estudiado. La producción de lípidos, proteínas y carbohidratos por las microalgas pueden dar un valor extra a su cultivo.
“Hoy en día, más biorrefinerías están utilizando cepas de microalgas como Chlorella, Scenedesmus, Dunaliella, etc., ya que pueden cultivarse en condiciones autótrofas, heterótrofas y mixotróficas y tienen requisitos de nutrientes mínimos”, destacaron.
Eficiencia de remoción de nutrientes
Las microalgas también pueden ser usadas para remover los nutrientes de los efluentes. Entre los principales se incluyen el nitrógeno, el fósforo y la demanda química de oxígeno.
Los principales indicadores para la biorremediación, son los porcentajes de remoción del nitrógeno total, del fósforo total y de la demanda química de oxígeno.
De acuerdo con el estudio, la tasa de remoción promedio para el nitrógeno fue de 71.54%, para el fósforo de 74.76% y 71.58% para la demanda química de oxígeno. Al respecto, los investigadores reportan que “debido a la variabilidad mostrada en los resultados de los estudios, las eficiencias de remoción de nutrientes no parecen tener una relación lineal con el rendimiento de productividad de la biomasa”.
Conclusión
“El uso de los efluentes industriales como un medio de crecimiento para las microalgas viene siendo ampliamente explorado; no obstante, aún subsisten limitaciones sobre los datos disponibles para escalas mayores”, concluyen los autores del estudio.
Asimismo, ellos destacan que la integración de la biorremediación con microalgas en la industria y el desarrollo de productos con valor agregado podría incrementar la sustentabilidad y la rentabilidad.
“Con base en los datos recopilados, se puede afirmar que el crecimiento de las microalgas se ve muy afectado por las especies, el tipo de aguas residuales y los procesos previos al cultivo”, destacan.
Finalmente, los investigadores resaltan que las limitaciones en los sistemas de producción de microalgas pueden superarse mediante avances científicos, como la ingeniería genética, que promuevan una economía circular.
Contacto
Seyed Soheil Mansouri
Department of Chemical and Biochemical Engineering
Technical University of Denmark
Søltofts Plads, Building 228A, 2800 Kongens Lyngby, Denmark
Email:seso@kt.dtu.dk
Referencia (acceso libre)
Sandra Beatriz Castillo Castañeda, Rafael Emilio Altamirano Torres, Miguel Ángel Domínguez Vizcaíno, Elda M. Melchor-Martínez, Mariel Araceli Oyervides-Muñoz, Juan Eduardo Sosa Hernandez, Roberto Parra-Saldívar, Thomas Bisgaard, Omid Tavakoli, Irini Angelidaki, Solange I. Mussatto, Eduardo Krebs Kleingesinds, Seyed Soheil Mansouri. 2023. Valorizing industrial side streams through microalgae cultivation: A roadmap for process scale-up, Algal Research, Volume 74, 2023, 103177, ISSN 2211-9264, https://doi.org/10.1016/j.algal.2023.103177.
