MICROALGAS OLEAGINOSAS Grupo de Bioenergía Facultad de Ciencias Físico Matemáticas e Ingeniería de la Universidad Católica Argentina

MICROALGAS Algunas Características Protistas eucarióticos y cianoficeas procarióticas. Fotosintetizadoras: Sustancias inorgánicas luz solar M. O. CO2 Consumen 183 Ton CO2 y producen 100 Ton masa. Producen 60-80 Ton Peso Seco/Ha/Año.

MICROALGAS Algunas Características Crecen en medios líquidos agua dulce agua de mar efluentes medios inorgánicos Crecimiento en condiciones variables. Corto tiempo generacional.

MICROALGAS Algunas Características A diferencia de los vegetales superiores: Al ser unicelulares toda la biomasa presenta los productos de interés. Sus cultivos no son estacionales. Cosecha continua. No compiten por el uso de los suelos. No compiten por el uso del Agua.

Rendimiento de Aceite(L/ha) Área necesaria de Cultivo (M ha) Producción de aceite Fuente Rendimiento de Aceite(L/ha) Área necesaria de Cultivo (M ha) Maíz 172 1540  Soya 446 594 Canola 1190 223 Jatrofa 1892 140 Coco 2689 99 Aceite de Palma 5950 45 Microalgaa 136900 2 Microalgab  58700 4.5 Producción de aceite a partir de diferentes fuentes a. 70% en peso de aceite en la biomasa b. 30% en peso de aceite en la biomasa c. Para solventar el 50% del combustible necesario para el transporte en USA. Jaramillo Obando, Juan Jacobo, Evaluación Tecno económica de la producción de biocombustibles a partir de microalgas, Universidad Nacional de Colombia, 2011 Gao, 2009; Schenk, 2008; Chisti 2007.

MICROALGAS Aplicaciones Alimentos. Pigmentos. Vitaminas. Polisacáridos. Tratamiento efluentes/ fertilización. Generación de Biocombustibles. OTROS industria farmacéutica cosmetología complementos nutricionales

MICROALGAS Aplicaciones BIOETANOL BIOMETANO BIOHIDRÓGENO BIODIESEL

MICROALGAS Composición Química 20-30% Lípidos Biomasa Algal 40-50% Proteínas Carbohidratos y otros

MICROALGAS Contenido de Aceite de Algunas Especies Contenido de Aceite (% peso biomasa seca) Botryococcus braunii 25-75 Chlorella sp 28-32 Crypthecodinium cohnii 20 Cylindrotheca sp 16-37 Dunaliella primolecta Isochrysis sp 23 25-33 Monallanthus salina Nannochloris sp 20-35 Nanochloropsis sp 31-68 Neochloris oleoabundans Nitzchia sp 35-54 45-47 Shizochytrium sp 50-77 Chisti, 2007

MICROALGAS Diversos Lípidos Sintetizan ácidos grasos para diversos lípidos: Lípidos polares Lípidos neutrales triglicéridos Ceras Esteroles Glicolípidos Carotenoides Tocoferoles

Curva de crecimiento población algal

Microalgas Producción de triglicéridos La producción de biomasa y de triglicéridos NO es simultánea Primera Etapa: Producir biomasa (medio de cultivo rico en nutrientes). Segunda Etapa: Aumentar la concentración de lípidos en la biomasa ya producida (condiciones de estrés)

MICROALGAS Loera-Quezada, Maribel; Olguín, Eugenia, “Las microalgas oleaginosas como fuente de Biodiesel: retos y oportunidades” en Revista Latinoamericana Biotecnol Amb Algal, 2010, p. 99

Factores involucrados en el crecimiento de cultivos en pequeña escala Alga Iluminación Agitación Temperatura pH Salinidad (marinas) Nutrientes

Estufa de incubación

Fotobiorreactor 1 Fotobiorreactor 2 PLANTA PILOTO Fotobiorreactor 1 Fotobiorreactor 2

CHLORELLA VULGARIS Taxonomía Orden: CHLOROCOCCALES Familia: OOCYTACEA Género: CHLORELLA Morfología: esférica, 2-10 micrones diámetro Clorofila a y b Vitamina C Betacaroteno Vitaminas B1, B2, B6, B12.

Aprovechamiento de la glicerina residual de la producción de biodiesel para obtener biomasa algal

Algunas Características GLICERINA Algunas Características Importante residuo de la producción de biodiesel (10%). Alto nivel de contaminantes: jabones, cenizas, MONG, fosfatos, cloruros, metanol.  Requiere de un proceso de refinación para ser utilizada. Desecho. 

OBJETIVO Evaluar si el alga Chlorella vulgaris es capaz de utilizar la glicerina residual altamente contaminada para producir biomasa algal. 

Glicerina Inicial contaminada (gr/L) MATERIALES Y METODOS Tratamientos Medio de cultivo: Detmer modificado  Inóculo inicial: 50.000 células /ml de Chlorella vulgaris   Tratamientos Glicerina Inicial contaminada (gr/L) TESTIGO TRATAMIENTO 1 1 TRATAMIENTO 2 1,5 TRATAMIENTO 3 2

MATERIALES Y METODOS Condiciones: 24 días Temperatura: 22ºC +-1ºC Fotoperíodo: 16/8 Agitación diaria manual Recuentos microscópicos día por medio con Cámara de Neubauer. Por triplicado.  Medición de pH

MATERIALES Y METODOS Análisis químicos: Glicerina no utilizada Metanol residual Biomasa % de lípidos /algas secas Perfil de ácidos grasos.

TRATAMIENTO 3 - 2 gr glicerina/litro RESULTADOS TRATAMIENTO 3 Recuento microscópico Variación de densidad algal y de pH TRATAMIENTO 3 - 2 gr glicerina/litro recuento n° ph concentración C/100000 ln (C/Co) 1 6,60 135836,0 1,3584 0,9994 2 6,50 163125,0 1,6313 1,1825 3 134580,0 1,3458 0,9901 4 6,80 135000,0 1,3500 0,9933 5 7,10 499166,0 4,9917 2,3009 6 7,30 814583,0 8,1458 2,7907 7 7,50 1090937,5 10,9094 3,0828 8 7,60 2748750,0 27,4875 4,0069 9 2854583,0 28,5458 4,0447 10 7,70 2368333,0 23,6833 3,8579 11 3192500,0 31,9250 4,1565 12 3289583,0 32,8958 4,1865

Cabe destacar la ausencia de metanol RESULTADOS Análisis químicos Contenido de glicerina y metanol residual Cabe destacar la ausencia de metanol al final del ensayo GLICERINA INICIAL (gr/Lt) GLICERINA APROVECHADA (%) METANOL INICIAL (gr/Lt) METANOL FINAL (gr/Lt) TRATAMIENTO 1 1,0 94,39 0,162 TRATAMIENTO 2 1,5 94,91 0,243 TRATAMIENTO 3 2,0 95,51 0,324

Biomasa algal y % de lípidos / algas secas RESULTADOS Análisis químicos Biomasa algal y % de lípidos / algas secas    Cabe destacar el predominio de ácidos grasos insaturados en el perfil lipídico.    BIOMASA (g/L) % LÍPIDOS/ ALGAS SECAS TESTIGO 0,11 9,5 TRATAMIENTO 1 0,62 14,6 TRATAMIENTO 2 0,88 17,9 TRATAMIENTO 3 0,80 20,8

CONCLUSIONES Chlorella vulgaris utiliza la glicerina residual de la producción de biodiesel para producir biomasa.  Aceite Biodiesel Alimento El aprovechamiento de la glicerina llegó a ser del 95,51 % en el tratamiento con 2 gramos/L El metanol no se detecta en ninguno de los tratamientos al finalizar el ensayo. 

Aprovechamiento de un efluente de la industria alimentaria para producir biomasa algal

TRATAMIENTO DE EFLUENTES Y GENERACIÓN DE BIOMASA ALGAL El tratamiento de efluentes requiere de recursos económicos, tecnológicos. RESULTA ECONÓMICAMENTE COSTOSO La generación industrial de biomasa algal requiere de medios de cultivos ricos en nutrientes. RESULTA ECONÓMICAMENTE COSTOSA Emplear efluentes para obtener biomasa algal abarata el costo de ambos procesos.

OBJETIVO Evaluar la posibilidad de utilizar efluentes residuales de la industria alimentaria como materia prima para sustentar el crecimiento algal. 

MATERIALES Y METODOS Microalga utilizada: Chlorella vulgaris Medio de cultivo: Detmer modificado  Aclimatación:  Siembra en efluente diluido al 50% incubación durante 10 días (22 +/-1ºC y fotop. 16:8) Filtrado grueso del efluente Siembra del inóculo inicial (50.000 células /ml de Chlorella vulgaris) en el efluente puro: 3 repeticiones de 500 ml.  incubación durante 12 días (22 +/-1ºC y fotop. 16:8) agitación diaria manual

MATERIALES Y METODOS Durante 12 días corridos: Recuentos microscópicos con cámara de Neubauer Medición de pH y conductividad Análisis químicos: se realizaron al inicio y al final del ensayo, detectando: Sulfuros Amoníaco Nitritos Nitratos Fósforo total Fosfatos

RESULTADOS Densidad celular de C. vulgaris a lo largo del ensayo

RESULTADOS Sulfuros Amoníaco Nitritos Nitratos Fosfatos Fósforo total   Sulfuros Amoníaco Nitritos Nitratos Fosfatos Fósforo total % de disminución 75 91,73 66,67 74 81,48 32,73

CONCLUSIONES El efluente utilizado ha sido exitosamente aprovechado como materia prima para la producción de biomasa algal de C. vulgaris. C. vulgaris representa un importante recurso para el mejoramiento de la calidad de efluentes contaminantes provenientes de la industria alimentaria (BIOREMEDIACIÓN) CO-GENERACIÓN: aprovechamiento de un desecho (efluente) para obtener un producto de interés industrial (aceite para biodiesel o alimento) REDUCCIÓN DE COSTOS.

MUCHAS GRACIAS !!