Investigadores del Reino Unido han desarrollado una forma barata y simple para aprovechar las algas marinas para crear biocombustibles y fertilizantes, al mismo tiempo que remueven el plástico de los océanos y limpian las playas turísticas en el Caribe y América Central.
Cada año, millones de toneladas de algas marinas son varadas y se pudren en las playas de México, el Caribe y en otros lugares del mundo. Lo que afecta a la industria del turismo y dañan a la pesca y los ecosistemas oceánicos.
Las macroalgas están ganando un mayor interés como una importante fuente de biomasa para la producción de alimentos, biocombustibles y productos bioquímicos para la industria química.
Aunque el cultivo masivo de algas marinas aún es una tecnología inmadura en Europa, la producción mundial supera los 30 millones de toneladas por año. Las cosechas silvestres han permanecidos estables en los últimos años, en un promedio de 1 millón de toneladas por año.
Sin embargo, cuando se valoriza la biomasa marina, la presencia de sal representa un obstáculo sustancial para la efectividad de los procesos de degradación biológica y química, además de la infraestructura requerida.
Un equipo de investigación, liderado por la University of Exeter y la University of Bath, evaluó pretratamiento simple para el proceso de la biomasa de algas marinas en agua de mar, reduciendo de esta forma la huella de agua dulce, y eliminar la necesidad de las etapas de lavado y secado. Los investigadores han desarrollado un método barato y sencillo de preprocesar las algas marinas antes de producir productos químicos y biocombustibles.
Biocombustibles de algas marinas
“En última instancia, para que esto funcione tiene que tener sentido financiero” destacó el profesor Mike Allen, de la University of Exeter y de la Plymouth Marine Laboratory.
“Procesar la biomasa marinas como las macroalgas generalmente requiere eliminar el agua salada, lavarla en agua dulce y secarla. Los costos de estos procesos pueden ser prohibitivamente altos.
“Necesitábamos encontrar un proceso económico y sustentable, algo viable desde el punto de vista económico y ambiental. Este trabajo proporciona un paso crucial que faltaba hacia una verdadera biorrefinería marina al establecer el paso de fraccionamiento inicial”.
Utilizando catalizadores ácidos y básicos, el equipo diseñó un proceso que libera azúcares que pueden usarse para alimentar una levadura que produce un sustituto del aceite de palma. El mismo método también prepará las algas marinas residuales para el próximo paso de procesamiento, llamada licuefacción hidrotermal.
Este proceso somete el material orgánico a altas temperaturas y presiones, convirtiendo las algas marinas en bio-aceite que puede ser procesado en combustibles y en fertilizantes de alta calidad y bajo costo.
Ed Jones, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en el Centre for Sustainable Circular Technologies de la University of Bath dijo: “En contraste con las estrategias existentes de pretratamiento, mostramos que una ruta de conversión bioquímica completamente a base de sal puede funcionar”.
“Por primera vez, este estudio demuestra que, en lugar de ser un obstáculo, la presencia de agua salada puede ser útil”.
El profesor Christopher Chuck, Director del Centre for Integrated Bioprocessing Research en la University of Bath y líder del proyecto manifestó: “La variedad de productos creados por este proceso es una gran fortaleza. La industria petrolera crea una variedad de productos que incluyen combustible líquido, plásticos y fertilizantes, y podemos beneficiarnos de una flexibilidad similar.
“Simplemente podemos alterar las condiciones del proceso para producir cantidades mayores o menores de subproductos específicos, lo que nos permite satisfacer la demanda variable”.
Remoción de los plásticos del océano
No solo las algas marinas son usados en productos, sino también cualquier plástico recolectado junto con las algas. Parte de la inspiración para el proyecto provino de los hijos del profesor Allen, Rosie (12) y Archie (9), quienes ayudaron a recolectar muestras de algas marinas para las pruebas de los estudios en la costa de Devon.
Allen dijo: “Fue Rosie quien desencadenó toda una serie de investigaciones después de la extracción minuciosa de la basura plástica de las muestras de algas marinas, los niños preguntaron: Papá ¿No puede convertir los plásticos junto con las algas?
Eliminar un problema ambiental
Otra fortaleza del estudio es el uso de macroalgas invasoras como Sargassum, una molesta ambiental que actualmente le cuesta a la industria de turismo grandes sumas, tanto en costos de limpieza y debido a que desanima a los visitantes.
Allen manifestó: “Muchos países en el Caribe y América Central dependen en gran medida del turismo, por lo que la pandemia de coronavirus y el problema de sargazo los ha puesto de rodillas. El mes pasado, más de 4 millones de toneladas de algas marinas fueron varadas en sus costas”.
Este es el último de una serie de desarrollos en torno al procesamiento de algas marinas del equipo de investigadores que cuenta con el apoyo de UKRI, Global Challenges Research Fund, Roddenberry Foundation, Innovate UK y Newton Fund. Aprovechando su amplia experiencia en fisiología, química, ecología, biotecnología e ingeniería química, los investigadores ahora buscan desarrollar biorefinerías basadas en algas marinas para proporcionar soluciones y oportunidades locales en el escenario global.
“Usando catalizadores ácidos y básicos, los componentes de carbohidratos y proteínas solubles se fraccionaron en una fase acuosa soluble, para una mayor fermentación y una fase sólida adecuada para la licuefacción hidrotermal” reportan los investigadores.
Ellos también destacan que la presencia de agua salada ayuda al proceso de fraccionamiento, solubilizando más la biomasa. El uso de H2SO4 produjo más monosacáridos, mientras que el NaOH solubilizó niveles más altos de biomasa a temperaturas más bajas.
“Se demostró que la fase acuosa era adecuada para el procesamiento biológico con la levadura tolerante a la sal Metschnikowia pulcherrima, y los sólidos residuales adecuados para el procesamiento mediante licuefacción hidrotermal” informaron los investigadores.
Ellos concluyen que su estudio demuestra que la presencia de agua salada en el procesamiento de algas marinas puede ser una ventaja y podría proporcionar una vía alternativa más barata para lograr una biorrefinería exitosa basada en las macroalgas.
Contacto:
Dr Mike Allen
Associate Professor of Single Cell Genomics
mija@pml.ac.uk
Referencia (acceso abierto):
Edward S Jones Sofia Raikova Sharif Ebrahim Sophie Parsons Michael J Allen Christopher J Chuck. Saltwater based fractionation and valorisation of macroalgae. Journal of Chemical Technology and Biotechnology
