El equipo de investigación. Image: Fundación Descubre

Han aumentado la eficiencia y reducido los costes para la producción de carburantes sostenibles a partir de estos organismos.

Investigadores de las Universidades de Huelva y del Algarve de Portugal han han duplicado el  crecimiento de microalgas con el uso de desechos agroindustriales procedentes del vino, la algarroba y el biodiésel. Los expertos han combinado estos organismos con la reutilización de los residuos para lograr una producción de biocombustibles más barata y mejorar la economía general del proceso al promover la economía circular.

Los expertos han incrementado la velocidad de crecimiento de los microorganismos aprovechando la diversidad de su alimentación, ya que las microalgas son capaces de nutrirse de manera autótrofa, usando dióxido de carbono y luz solar como las plantas, o de manera heterotrófica, a partir de fuentes de carbono orgánico. Con la combinación de ambas, logran eliminar el problema de la falta de alimento en las zonas de sombra de los tanques donde se crían. Al mismo tiempo, por medio de un sistema de alimentación, llamado por lotes, logran cosechar mayor cantidad de la biomasa que producen de una manera más efectiva y rápida. Consiste en la aportación puntual de la fuente de carbono, en los tanques y cuando se observa que el crecimiento de la microalga se detiene, se cosecha la biomasa creada.

Por otro lado, el bajo precio del biodiésel ha alentado la investigación intensiva en distintas direcciones. Según indican los expertos, el interés por el biocombustible producido a partir de microalgas ha ido en aumento en los últimos años, ya que tienen un gran rendimiento y, dependiendo de la variedad, pueden acumular hasta un 60% de su peso en aceites que se pueden transformar en biocarburantes.

Sin embargo, los costes siguen siendo demasiado altos para poder competir con los combustibles fósiles tradicionales. En el artículo ‘Using agro-industrial wastes for mixotrophic growth and lipids production by the green microalga Chlorella sorokiniana‘ publicado en la revista New Biotechnology los expertos exponen un nuevo sistema que reduce los gastos asociados a la producción de microalgas al incluir fuentes de carbono procedentes de residuos agroindustriales.

Durante la investigación, se han utilizado con éxito diferentes desechos de la industria como fuente de carbono, incluido el extracto de vaina de algarroba, glicerol procedente de biodiésel y las lías de residuos de vino oxidado.  “Este material procede de la parte sólida que queda en el depósito o la barrica después de la fermentación. Los resultados de nuestra investigación demuestran que, una vez oxidado, es el alimento ideal para que la microalga Chlorella sorokiniana crezca más y produzca más biomasa”, indica a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Huelva Rosa León, autora del artículo.

Más biomasa, menor coste

Una de las dificultades en la creación de biomasa a partir de microalgas en los tanques de cultivo de estos organismos, llamados fotobiorreactores, concretamente en los de gran volumen, es que el suministro de luz no se produce de forma homogénea y eficiente por el apantallamiento que unas células ejercen sobre otras. Si la luz no incide sobre las microalgas, no realizan la fotosíntesis y no producen biomasa. No obstante, las microalgas son organismos mixotróficos, es decir, son capaces de alimentarse de manera autónoma, como las plantas, o de manera heterónoma, a partir de bacterias u otras fuentes de carbono o nitrógeno. El estudio se ha centrado en la combinación de ambas para paliar el efecto sombra que se produce en grandes contenedores de microalgas.

Así, los investigadores han demostrado, usando reactores de diferente radio en sus tubos, que la influencia de la luz efectiva es menos pronunciada cuando C. sorokiniana se cultiva en condiciones mixotróficas, es decir, permitiendo que se alimenten de manera autótrofa y heterótrofa simultáneamente. “Esta microalga es versátil y con un alto potencial biotecnológico por su capacidad de sintetizar ácidos grasos de interés industrial, que crece de forma muy rápida, tolera altas temperaturas y ha mostrado capacidad para sobrevivir en ambientes contaminados con metales”, indica la investigadora.

Sin embargo, para lograr una producción mixotrófica económicamente factible, es necesario elegir una fuente de carbono orgánico barata. “Hemos evaluado la microalga Chlorella sorokiniana bajo diferentes condiciones tróficas con las tradicionales fuentes de carbono de mayor coste, como glucosa o sacarosa, y fuentes alternativas de carbono de bajo costo, procedentes de residuos de la algarroba, el vino o el biodiésel, ricos en acetato y glicerol”, añade.

Así, aprovechando la asimilación simultánea de dióxido de carbono de la fotosíntesis y fuentes de carbono orgánico como los azúcares de la algarroba, el acetato de las lías de vino procesadas o el glicerol del biodiésel se combinan aspectos de las tecnologías foto y heterotróficas. De esta manera, las microalgas producen biomasa de manera continuada porque nunca les falta el alimento.

Además, los investigadores han optimizado la producción con una estrategia conocida como la alimentación por lotes. Consiste en la aportación puntual de la fuente de carbono en los tanques y cuando se observa que el crecimiento de la microalga se detiene, se cosecha la biomasa creada.

La investigación se enmarca dentro del proyecto ‘ALGARED+: Red transfronteriza para el desarrollo de productos innovadores con microalgas‘, una red de excelencia perteneciente al Programa de Cooperación Transfronteriza España-Portugal (POCTEP) en la que participan instituciones y empresas del sector de la acuicultura, la biomedicina y de la producción de microalgas de ambos países.

Referencias:

Antonio León Vaz, Rosa León, Encarnación Díaz Santos, Javier Vigara y Sara Raposo. ‘Using agro-industrial wastes for mixotrophic growth and lipids production by the green microalga Chlorella sorokiniana‘. New Biotechnology. 2019.

Autor

Fundación Descubre

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