Evaluación del crecimiento, rendimiento y caracterización de aceites del alga

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A la fecha, el uso de fuentes que son no renovables tales como el petróleo han sido constantemente explotadas y des esta forma se han incrementado poco a poco los niveles de CO2 en el ambiente y por lo tanto los niveles de contaminación han incrementado en los últimos años.

La figura 1 muestra los porcentajes de consumo de energías tanto no renovables como renovables y en la cuales es evidente el uso indiscriminado de fuentes tales como el petróleo y el gas natural, y tan solo una pequeña parte es obtenida de fuentes renovables, lo cual se ha convertido en un problema serio pues además de la contaminación también está implícito el uso de recursos que no podrán obtenerse de nueva cuenta.

Figura 1 Muestra el porcentaje de uso de fuentes renovables y no renovables[pic 4]

Fuente: cálculos Anif con base en AIE y BP Statistics.

5.2 Las algas como fuente importante para el desarrollo de energías renovables

El término alga se refiere a cualquier protista fotosintético que vive naturalmente en el agua el cual posee un tamaño que puede variar entre los 1 a 30 µm y además con características de producir pigmentos fotosintéticos que dependiendo del género estos pueden ser, amarillos, cafés, rojos y verdes.

Existen al menos 7000 especies que pertenecen al reino protista y que son comúnmente conocidos como algas verdes, mismos que pueden vivir en diferentes hábitats tales como agua fresca, aguas negras o incluso tierras húmedas.

Muchas algas pueden crecer en condiciones autotróficas, mientras que otras en condiciones heterotróficas o incluso condiciones mixotrópicas lo cual les confiere la característica de poder distribuirse ampliamente en la naturaleza y crecer fácilmente.[pic 5][pic 6]

La ventaja de aquellas especies que crecen en condiciones mixotrópicas está en el hecho de que pueden valerse de diferentes sustratos para poder desarrollarse.

La tabla 1 muestra un ejemplo de diferentes especies de microalgas que son capaces de usar diferentes sustratos, lo cual comprueba el hecho de que muchas de ellas podrían ser utilizadas con fines de desarrollo de nuevas fuentes de energía.

En el presente trabajo se ha dado especial enfoque en el crecimiento de algas del género Chlorella vulgaris., el cual es considerada como alimento, fuente de aceites, y una importante fuente de oxígeno. Chlorella vulgaris puede multiplicarse muy rápidamente lo cual además es bien conocida por la producción de aceite en buenas cantidades, mismo que podría ser utilizado en la producción de biocombustibles.

Bajo condiciones de cultivo adecuadas algunas especies de microalgas puede producir y acumular hasta un 50 - 70% de aceite / lípidos por peso seco. Es por eso que se conoce como oleaginosas (Guzine et al., 2011).

En la actualidad, las microalgas se promueven como una futura fuente de combustibles para el transporte sobre todo por el hecho de que pueden producir hasta 10 veces más aceite por hectárea que los tradicionales cultivos de biocombustibles y por otro lado, el espacio reducido de la tierra, su capacidad para crecer rápidamente, y que pueden crecer en estanques de tierra o fotobiorreactores (Cooney et al., 2009).

Algunas de las ventajas del uso de las algas en lugar de las plantas son:

- Rendimiento de aceite por área de cultivos de microalgas que en gran medida podría exceder el rendimiento de los mejores cultivos de semillas oleaginosas, sin embargo, existe un problema al intentar seleccionar el mejor sistema (abierto o cerrado para el crecimiento de algas).

- Las microalgas crecen en un medio acuático, pero necesitan menos agua que los cultivos terrestres. Sin embargo, las algas deben tener algunas condiciones específicas de cultivo y estos sistemas son susceptibles a la contaminación con bacterias que pueden competir por los nutrientes.

- Los fertilizantes para el cultivo de microalgas (especialmente nitrógeno y fósforo) pueden obtenerse a partir de aguas residuales.

- El Cultivo de algas no necesita herbicidas o pesticidas, pero es susceptible a la contaminación que puede inhibir el crecimiento.

- La composición bioquímica de la biomasa de algas puede ser modulada mediante la variación de las condiciones de crecimiento y el contenido de aceite puede ser altamente mejorado (Rodolfi et al., 2008).

- En definitiva, la investigación sobre microalgas ha demostrado que factores como la temperatura, irradiación y, más notablemente, la disponibilidad de nutrientes afectan tanto a la composición de lípidos y el contenido de lípidos en muchas algas (Guschina, Harwood, 2006; Hu, 2004; Hu et al, 2008; Roessler, 1990; Rodolfi et al, 2008).

5.3 Crecimiento de algas

El cultivo de algas es un proceso sencillo ya que se tienen que solo basta mantener las condiciones óptimas, como fuente de luz y fuente de carbono para lograr un óptimo crecimiento.

Por otro lado y debido a que las algas son organismos mixotrópicos, es posible lograr su crecimiento utilizando materia orgánica que podría provenir de aguas residuales y el cual en investigaciones anteriores se ha logrado hacerlo así como también determinando la tasa de consumo de fuentes tales como de carbono, nitrógeno y oxígeno.

Si de verdad se quiere utilizar aguas residuales como fuente de nutrientes, las cepas de algas utilizadas deben cumplir varios criterios, incluyendo la capacidad de sobrevivir en aguas residuales, la capacidad de crecer a una alta densidad celular con firmeza así como la presencia de un alto contenido de lípidos, preferentemente triacilglicerol (TAG) para poder ser utilizados en la biotransformación a biodiesel. (Li et al, 2011.).

Zhao et al., (2011) han cultivado las algas y básicamente se han definido una serie de condiciones iniciales que pueden ser especialmente útiles, tales como la densidad de cultivo inicial misma que debe ser aproximadamente de 1 x 106 células / ml y el período de cultivo establecido de 7 días, por lo cual el presente trabajo utiliza algunas condiciones para el crecimiento de algas.

5.4 Cosecha de algas

En este punto, la cosecha rentable de microalgas es a menudo uno de los principales problemas que subsisten en los diferentes procesos, como la producción industrial en masa de las algas y el tratamiento de aguas residuales pues básicamente se requiere de un diseño inteligente que permita la cosecha adecuada y sobre todo con