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Usos y aplicaciones de las microalgas. Actualidad y frentes de investigación

 

 

Imagen: El grupo de investigación con los primeros fotobiorreactores desarrollados por Miguel Angel Beteta Garmendia (CCI control de Calidad 2009)

 

Imagen: Detalle de la unidad central del primer grupo de fotobiorreactores CCI

 

 

 

 

Con motivo de la celebración de las jornadas “Las Algas: Usos y Aplicaciones” organizada por la Fundación OESA, D. Miguel García Guerrero, catedrático de la Universidad de Sevilla e investigador del Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis del CSIC, ha concedido una entrevista a los medios científicos allí destacados, que por su actualidad e implicación medioambiental, reproducimos para una mayor difusión al servicio de la sostenibilidad de nuestro planeta.

 

¿El Gobierno español está apostando por estas biotecnologías?


No existe ningún plan específico para apoyar la investigación en microalgas, así que dependemos de las convocatorias generales, en general con escasa fortuna, y así llevamos mucho tiempo. También es cierto que hay iniciativas privadas que están apostando económicamente en estos desarrollos. Hay mucho interés empresarial e industrial. Pero el sector público no debería desentenderse del fomento de la investigación en este ámbito. En EE UU, por ejemplo, el Departamento de Energía acaba de convocar un programa dotado con 200 millones de dólares para estimular los avances en la producción sostenible de algas.


¿Porque es el futuro…?

 

Sí, así lo cree ahora mucha gente. Yo ya no insisto, porque llevaba mucho tiempo diciéndolo. Se están desarrollando nuevos sistemas y tecnologías y los primeros que las dominen podrán exportarlas a todo el mundo. El desarrollo científico y técnico del cultivo de microalgas contribuirá a la creación de nuevos puestos de trabajo. Además, cualquier planta de cultivo, se coloque donde se coloque, va a suponer incentivos para la creación de riqueza.


¿Qué novedades hay en la producción de etanol a partir de microalgas?


Gran parte de la biomasa de las macroalgas pardas no es utilizable por las levaduras que se emplean para producir bioetanol. Por esta razón, se han diseñado organismos que sí son capaces de utilizar esa biomasa y producir etanol al mismo tiempo. Así, se ha conseguido recientemente una cepa de Escherichia coli, una bacteria del intestino, que se ha manipulado para que pueda utilizar alginato de algas pardas como fuente de carbono y convertirlo en etanol.

¿Una de las posibles aplicaciones del cultivo de estos organismos es la producción de queroseno?.


En efecto, se aprovecharía y estimularía la capacidad de producir hidrocarburos que poseen algunas cianobacterias. En ese caso, la producción fotosintética de bioqueroseno, a expensas de la energía solar, representa un gran avance, ya que se generará un biocombustible para la aviación.


¿Qué previsiones hay a corto o largo plazo?


En los últimos años hemos conseguido, a partir de la investigación en laboratorio, cultivar distintas microalgas a la intemperie en distintos sistemas.

Hemos llegado hasta el nivel de planta piloto. De los ensayos que se hagan a escala de una hectárea –en una planta de demostración– se obtendrán datos de gran alcance con vistas al aprovechamiento industrial. Pero mientras se instalan las plantas, se ponen en funcionamiento, se verifican y se desarrollan los procedimientos para el trabajo a gran escala –lo que se prolongará durante los próximos tres años-, no se va a poder decidir sobre bases fiables. Esta experiencia es muy importante incluso si hay que concluir acerca de su falta de viabilidad, económica, ya que a priori y sin la adecuada experimentación no se puede garantizar que un sistema vaya a ser competitivo.


¿Qué riesgos existirían?


Al igual que en la agricultura hay plagas, los cultivos de estos microorganismos están sujetos a contaminación y a invasiones de otras especies que pueden ponerlos en peligro. La agricultura ha necesitado muchos años para aumentar la productividad de las cosechas y para conseguir los organismos más adecuados, por lo que al cultivo de microalgas le queda aún bastante por evolucionar y mejorar.


¿Qué problemas presenta?


El principal obstáculo es que el precio de los biocombustibles de microalgas no puede ser superior al de los combustibles fósiles o al de los biocombustibles de origen vegetal. No tendrían futuro. El problema del precio es crucial, pero puede resolverse al introducir mejoras en los organismos y en los sistemas y procesos de producción. Así se abaratarían costes.


¿Y de algún modo el medio ambiente correría peligro?


A nivel medioambiental, no creo que haya riesgos porque en general se trabaja con organismos que se encuentran comúnmente en los hábitats acuáticos. Incluso si se trabaja con organismos genéticamente modificados, se garantiza su inocuidad superando exhaustivos controles. Los científicos son muy disciplinados a la hora de cumplir las normas de seguridad que, de alguna forma, se han incluso autoimpuesto.


PUBLICACION ENTREVISTA: Fundación OESA (Observatorio de aquicultura)


En lo que respecta a la investigación de laboratorio, y según está demostrando paralelamente la Universidad de Cádiz con fotobiorreactores desarrollados por CCI, estos no solo permiten estudiar el cultivo de microalgas para propósitos de obtención de biocombustibles sustitutivos del petróleo, sino que también son un instrumento imprescindible para poner freno a la destrucción de la capa de ozono como consecuencia de la liberación a la atmósfera de gases contaminantes, y por ende, para evitar el cambio climático.


Efectivamente, también los investigadores de la Universidad de Cádiz estudian la viabilidad de utilizar diversas especies de microalgas marinas para retirar CO2 y óxidos de nitrógeno procedentes de emisiones industriales. Este trabajo se está realizando en las instalaciones del Centro Andaluz de Ciencia y Tecnología Marinas (CACYTMAR) mediante fotobiorreactores, y tiene como objetivo evaluar la capacidad potencial de captación que poseen distintas microalgas, así como establecer las condiciones óptimas de la inyección de gases en el cultivo. Y es que hay que tener en cuenta que la reducción de las emisiones a la atmósfera de dióxido de carbono y otros gases -con efecto invernadero- es un compromiso de la sociedad actual y por ello; distintas iniciativas se están promoviendo en el ámbito internacional, entre las que se encuentra la utilización de microalgas.


De hecho, desde el grupo de investigación RNM-144 “Oceanografía y contaminación del litoral” de la Universidad de Cádiz, su portavoz, el profesor Jesús Forja, explica que están trabajando a dos escalas diferentes: “la primera de ellas usa fotobiorreactores de laboratorio y permite realizar un screening (criba) de la capacidad de distintas microalgas para captar CO2”, mientras que la segunda se realiza a un mayor nivel, mediante fotobiorreactores tubulares de elevada capacidad, y tiene por objeto “establecer los balances globales de gases y la producción de biomasa en diferentes condiciones de cultivo (inyección de gases, irradiancia y temperatura fundamentalmente)”, como aclaran desde la institución universitaria.


La captación mediante microalgas de CO2 presenta como ventajas el escaso tratamiento que requieren las emisiones industriales (filtración), así como el valor añadido de la biomasa que se produce (biodiesel, piensos animales, acuicultura). Por ello, “nuestro objetivo es encontrar microalgas capaces de captar CO2 con rapidez y que permitan utilizar condiciones flexibles para su cultivo”, en palabras de Jesús Forja.


En la actualidad se utilizan las microalgas para una enorme variedad de fines industriales, que van desde la obtención de biomasa para su utilización en alimentación humana y animal, hasta la extracción de productos de interés comercial (pigmentos, ácidos grasos, sustancias bioactivas, polisacáridos, etc.), sin olvidar el biodiesel, que es un sustituto o un aditivo del fuel obtenido a partir de aceites o grasas vegetales como estas especies marinas. De esta forma, cuando hablamos de las microalgas “tenemos que tener presente que hay una gran diversidad y que cada especie tiene unas características concretas que las hacen más o menos susceptible para ser utilizada en la captación de gases industriales”, según indica el profesor de la UCA.


Este grupo de investigación de la Universidad de Cádiz está trabajando inicialmente con las especies Nannochloris atomus, Tetraselmis chuii y Nannochloropsis gaditana. No obstante, se es consciente del número “limitado” de especies “que tenemos a nuestra disposición”, por ello es “importante para nosotros trabajar conjuntamente con el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC), ya que poseen una de las colecciones microalgas más importante de Europa, sin pasar por alto, el elevado grado de conocimiento que algunos de sus científicos tienen sobre la fisiología de estos organismos marinos”. El portavoz del grupo de investigación sostiene que “pretendemos analizar el mayor número de microalgas posibles para poder tener en un futuro una base de datos que permita decidir sobre las especies de microalgas más adecuadas en función de la composición de los gases industriales y de las condiciones de cultivo”. Y para ello, trabajan ya en proyectos de investigación de Excelencia de la Junta de Andalucía (en el que participan también el CSIC y la Universidad de Granada) y del Plan Nacional I+D+i.


CCI fabrica bajo proyecto diversos tipos de fotobiorreactores de laboratorio para investigación de crecimiento de algas a escala piloto, basados en:


- Tubos de estructura macromolecular de diferentes diámetros y longitudes.


- Tubos de vidrio pyrex, de diferentes diámetros y longitudes.


- Cámaras de placas macromoleculares de diversas capacidades.


- Cámaras de vidrio templado de diversas capacidades.


- Etc.

 

Los fotobiorreactores fabricados por CCI pueden ser instalados bajo condiciones ambientales externas, unidades móviles de diferentes capacidades, o en cámaras climáticas de simulación controlada.


Con los fotobiorreactores diseñados por CCI, es posible investigar el rendimiento productivo de los cultivos en las condiciones climatológicas existentes en las diversas regiones de la Tierra y en las diferentes estaciones del año, sin necesidad de realizar costosos desplazamientos. Con ello es posible determinar a escala de laboratorio la posible producción estimada en cada región geográfica del planeta.


En todos los casos la radiación lumínica fotosintéticamente activa, basada en tecnología optoelectrónica de larga vida (hasta 100.000 horas), es equivalente a la emitida por el sol, proporcionando una energía radiante de valor medio hasta 1.000 W/m2 por segundo, regulable en intensidad.

 

www.cci-calidad.com

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