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How the Technology Works - algae to biofuels

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Conectar a Cerebro Digital para hacer Sinapsis

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Proyecto Sinapsis es una alegoria para la sinapsis entre usarios de la comunidad Cerebro Digital.

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La generación de biocombustibles a partir de las microalgas presenta innumerables ventajas y es, en muchos aspectos, complementaria del resto de las energías renovables.

El modelo energético actual, basado en un porcentaje alto en el petróleo y en otros combustibles fósiles, empieza a estar caduco. Problemas derivados de su uso; como el negativo impacto ambiental con su nefasto efecto sobre el calentamiento global, la inestabilidad de los precios, el progresivo agotamiento de las reservas y los conflictos geopolíticos, han provocado en los últimos años una carrera por buscar fuentes de energías alternativas y renovables que rompan con la dependencia del petróleo de las actuales sociedades industrializadas.

La ya económicamente viable energía eólica, junto con la energía solar, (con sus vertientes térmicas, termoeléctrica y fotovoltaica que han registrado continuos y prometedores avances en los últimos años) están llamados a liderar esta nueva fase energética. A ellas se une una nueva opción: el cultivo de microalgas para producir biocombustibles.

La generación de biocombustibles a partir de las microalgas presenta innumerables ventajas y es, en muchos aspectos, complementaria del resto de las energías renovables ya que aborda uno de los aspectos de más difícil resolución con las demás tecnologías; un combustible para el transporte de forma sustentable y barata.

Un buen número de empresas están inmersas en el desarrollo de estas tecnologías y ya se plantea la aparición de las primeras centrales de producción en masa entre los años 2010 y 2012.

El proceso biológico de las microalgas, la captación de la energía del sol

Las microalgas son organismos que viven en el agua (agua dulce o agua salada) o en ambientes terrestres de elevada humedad.

El papel de las algas en la naturaleza es de suma importancia ya que, gracias a la fotosíntesis, son capaces de transformar la materia inorgánica en materia orgánica utilizando para ello la energía del sol. Esta energía queda almacenada en sus estructuras biológicas y es aprovechada posteriormente por los seres que se alimentan de ella. Se puede decir por tanto que las microalgas están en la base de la cadena trófica.

En el proceso de la fotosíntesis, empleando la energía del sol, se combina el Co2 atmosférico con el agua y como resultado se produce oxígeno que se libera a la atmósfera y azúcares que el microalga empleará para producir distintas sustancias como celulosa que conforma su estructura, aceites, etc.

Las microalgas tienen una tasa de multiplicación muy elevada por lo que son capaces de absorber y almacenar una gran cantidad de energía del sol.

El cultivo de microalgas

Las microalgas crecen de manera espontánea en ambientes acuáticos y húmedos. Sin embargo pese a su abundancia en la naturaleza, para la producción de biocombustibles en masa se lleva a cabo su cultivo controlado en plantas en tierra firme. Diversas son las causas que llevan a ello:

Por un lado se asegura la obtención de la variedad de microalga adecuada en función de la utilidad que se quiera obtener de ella. Se estima que existen más de 300 000 especies de algas, pero pocas de ellas poseen las características necesarias para hacer viable la producción de biocombustibles con fines comerciales.

Por otro lado el cultivo asegura la producción del volumen de microalgas necesario controlando aspectos como la extensión del cultivo y su rendimiento. Optimizando las necesidades vitales de las microalgas es posible obtener una reproducción mucho más rápida de lo que se obtendría en estado natural

También factores medioambientales desaconsejan la recolección o producción de manera artificial de microalgas en el mar. La mayor presencia (por reproducción forzada) o la reducción (por recolección) de algas en la naturaleza alteraría la disponibilidad de alimento de muchos organismos impactando en la cadena trófica. De obtener las microalgas directamente de la naturaleza muchos ecosistemas podrían entrar en colapso suponiendo una gran catástrofe.

Técnicas de cultivo de las microalgas

Existen tres modalidades de cultivo de algas que las distintas compañías están estudiando. Estas modalidades son:

-Cultivo en estanques al aire libre- La forma más simple de cultivo. Se trata básicamente de piscinas descubiertas expuestas al sol. Al agua de estas piscinas se suministra nutrientes para que las microalgas puedan reproducirse a un ritmo acelerado. Es el sistema menos eficiente aunque el más económico. El rendimiento de este tipo de producción es en principio bajo y no se tiene noticia de que ninguna empresa lo esté utilizando para producir biocombustibles, lo que puede indicar que resulta comercialmente inviable para este fin. Es un sistema utilizado por empresas que cultivan microalgas para otros mercados (alimentación, estética..etc....)
-Cultivo de tanques en invernadero - Los tanques de agua en los cuales se reproducen las microalgas están protegidos por invernaderos. Se tiene noticia de diferentes configuraciones de este tipo que van desde auténticos invernaderos en los cuales se encuentran los tanques hasta pequeños estanques en los que se coloca un vidrio o plástico encima.

Las ventajas de este sistema son un mejor control de la temperatura y una pérdida muy reducida de agua. Estos factores favorecen una mayor reproducción de las algas y por lo tanto un mayor rendimiento. Existen empresas productoras que optan por este sistema por considerarlo en un buen equilibrio entre la eficiencia de producción y los costes.

-Cultivo en fotobioreactores-. Los fotobioreactores son conductos transparentes aislados del exterior en los cuales se desarrollan las microalgas. Estos tubos se colocan al exterior para captar mayor cantidad de radiación solar. Un sistema controlado informáticamente se encarga de suministrar a las microalgas Co2 y nutrientes para optimizar al máximo su productividad. Son a priori los sistemas más productivos de todos.

Ventajas del cultivo de microalgas frente a los cultivos energéticos tradicionales para la producción de biocombustibles

Para la producción de biocombustibles las microalgas presentan una serie de ventajas importantes con respecto a los otros productos agrícolas que se emplean en la actualidad:

- El nivel de productividad es mucho mayor que empleando cualquier otro tipo de materia prima. Las microalgas son organismos que en condiciones adecuadas se desarrollan a gran velocidad y completan su ciclo de vida en un tiempo mucho menor que los cultivos tradicionales. Se estima que la productividad de biocombustibles a partir de las microalgas es de entre 20 y 80 veces superior que a los producidos a partir del maíz, la soja o la caña de azúcar. Algunas empresas aseguran que con sus métodos, la producción de biomasa de algas (de la cual se pueden extraer diversos productos) es miles de veces superior que en el caso de los cultivos de soja, girasol o palma. Conviene, sin embargo, a falta de más información, estimar como más fiable el primer dato ofrecido.

- No se emite Co2 de más a la atmósfera - Las microalgas en su desarrollo requieren Co2 que toman de la atmósfera capturándolo en sus moléculas. En el momento de su combustión ese Co2 tomado se libera devolviéndolo al aire. Por lo tanto se libera tanto Co2 como el que el alga tomó en su desarrollo resultando el balance final igual a cero. Varios diseños de plantas de producción de microalgas proyectan emplear las emisiones de Co2 de las centrales termoeléctricas para insuflarlas en los cultivos y acrecentar la producción.

- La producción de biocombustible a partir de microalgas no afecta en absoluto al mercado de alimentos. Actualmente se están destinando grandes partidas de cereales para producir bioetanol y biodiesel lo que provoca que estos escaséen y que se eleve su precio en perjuicio de la industria alimenticia y sobretodo de las sociedades más pobres. Obtener combustibles a partir de las algas permitirá que los cereales se usen exclusivamente para fines alimentarios y que los precios se mantengan más bajos

- Para el cultivo de microalgas no se destruyen bosques ni selvas - La inmensa demanda de biocombustibles elaborados a partir de cultivos tradicionales provoca la destrucción amplias zonas selváticas y forestales con el fin de ampliar la superficie cultivable. Esto repercute muy negativamente en nuestros ecosistemas.

Es perfectamente posible realizar el cultivo de microalgas en estanques localizados en áreas desérticas o en terrenos improductivos para cualquier otro tipo de vegetal. Existen de hecho en ejecución centrales de producción de microalgas para biocombustibles en desiertos aprovechando las excelentes cualidades de insolación que ofrecen.

Productos derivados del cultivo de microalgas

El cultivo de microalgas permite la obtención de diversos productos para fines energéticos. Buena parte de los procesos y de las especies de algas usadas son secretos industriales, aunque ya se puede afirmar que se está trabajando en la obtención de los siguientes productos:

Biodiesel - Ciertas microalgas, con la finalidad de flotar y captar con ello mejor la luz solar, producen aceites que almacenan entre sus membranas. Es posible extraer estos aceites y emplearlos como combustible en motores diesel. Es la aplicación que planea el mayor número de empresas del sector por su relativa sencillez y rendimiento.

Bioetanol - La empresa mexicana biofiedls afirma disponer de un método para obtener bioetanol directamente de las microalgas. El sistema se basa en el cultivo de un tipo de microalgas verde azuladas denominadas cianobacterias que se alimentan de Co2 y que producen de manera natural etanol. Esta empresa esta en proceso de construir su primera planta de etanol en Puerto Libertad en el estado de Sonora (México) en un área desértica próxima al mar.

Biomasa - Entendiéndose como tal al volumen de masa de algas generado. Las algas contienen celulosa que se puede emplear para distintos fines, entre ellos el energético. La empresa española biofuels systems esta en proceso de ejecución de una central termoeléctrica de 30 MW que empleará como materia prima de combustión la biomasa de las microalgas. La empresa situada en Alicante, (Valencia) afirma que el poder calorífico del kilogramo de biomasa de alga es similar al del carbón. Otro uso que esta misma empresa pretende darle a la biomasa de algas es la producción de papel.

Biopetróleo - La misma empresa, biofuels systems, ha desarrollado un proceso que le permite obtener biopetróleo a partir de las algas. Aunque no se conocen públicamente los detalles, en principio se trataría de reproducir de manera artificial y acelerada los procesos biológicos que dieron lugar al petróleo de origen fósil. Este biopetróleo mantendría las ventajas y los usos del petróleo actual (combustibles, plásticos y petroquímica) siendo incluso necesario refinarlo, pero evitando sus inconvenientes (contaminación por azufre y otros metales pesados, emisiones de Co2 a la atmósfera, reservas finitas etc....)

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Los biocombustibles a partir de microalgas

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El modelo energético actual, basado en un porcentaje alto en el petróleo y en otros combustibles fósiles, empieza a estar caduco.

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La empresa española Algaenergy compra dos patentes del CSIC para generar biofueles algales

El cultivo de microalgas no deberá interferir con ningún otro sistema natural

Ya en otros artículos que he publicado en Vista al Mar hablaba sobre la utilización de las microalgas (ver enlaces a pie de página), un interesante artículo del diario Público nos informa sobre la última actualidad:

Investigadores de todo el mundo han comenzado, por tanto, a explorar nuevas herramientas que proporcionen una fuente limpia de combustible y, en esa búsqueda, se han topado con uno de los recursos más extendidos sobre la Tierra: las algas.

Empresas y gobiernos de todo el mundo se están lanzando a invertir en la generación de fueles procedentes de las algas. La empresa española Algaenergy de la que Iberdrola comprará el 20% del capital este mes acaba de adquirir dos patentes del CSIC para generar biofueles algales.
En EEUU, la compañía Exxon la petrolera más importante a nivel mundial anunció recientemente que realizará una inversión de unos 417 millones de euros en un proyecto similar.

El presidente de Algaenergy, Augusto Rodríguez Villa, estima que este nuevo recurso energético llegará al mercado dentro de tres años. Y algunos expertos creen que España podría ser líder en producción de estos biocombustibles procedentes de algas. "Con sol y playa se pueden cultivar algo más que turistas", afirma García Reina, a sabiendas de que las necesidades de las algas son tan sencillas como las que fomentan el turismo: luz del sol y agua de mar.

Y es que es fácil encontrar algas en casi cualquier ecosistema acuático, ya que son capaces de crecer en agua salada, dulce y hasta residual. No requieren el consumo de agua potable, por lo que no compiten con el resto de seres vivos por este recurso. Además, las zonas para el cultivo algal sólo están restringidas por un factor, la luz solar. Las plantas de producción pueden situarse en cualquier tipo de suelo, por lo que tampoco compiten con los alimentos de consumo por los terrenos fértiles. Espacios poco valorados, como los desiertos, podrían convertirse en nuevos escenarios donde se desarrolle el progreso.

Se conocen más de 2.000 especies de microalgas, cuyo tamaño microscópico las hace más adecuadas para la producción de biocombustibles. Las numerosas ventajas que presenta esta tecnología parecen, a priori, la panacea que resuelva la crisis energética, ya que su desarrollo no sólo es menos perjudicial para el medio ambiente que el de los cultivos tradicionales, sino que puede llegar a resultar beneficioso.

El metabolismo de las algas se basa en la captación de luz y CO2 para su crecimiento. El cultivo masivo de algas supondría la eliminación de toneladas de este gas en la atmósfera, mitigando el efecto invernadero. "Habría que buscar una sinergia entre plantas generadoras de CO2 y las de cultivo de algas", concluye García Reina. El residuo de la primera se convertiría en materia prima de la segunda, reduciendo costes y procurando una atmósfera más limpia.

Por lo novedoso de la tecnología, la mayoría de estudios existentes se han realizado en laboratorio, pero la auténtica ventaja de los biocombustibles algales radica en su eficiencia. Estos organismos son capaces de duplicar su biomasa en un solo día, frente a los meses de los cultivos tradicionales.

El investigador del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC José Luis Fierro estima que la productividad de las algas (medida en m3 de fuel por km2 de superficie utilizada) oscila entre 10.000 y 20.000 m3/km2. La comparación de este dato con el de los cultivos tradicionales es otra de las razones que sustentan esta tecnología. La productividad más elevada de los cultivos tradicionales es la de la palma, que solo llega a los 600 m3/km2. Así, los ventajosos requerimientos de la producción de biocombustibles procedentes de las algas se suman a sus altos rendimientos, lo que produce una tecnología limpia, eficiente y, en consecuencia, prometedora.

Sin embargo, a pesar de las cualidades de esta tecnología, sus resultados aún no han sido evaluados a gran escala, por lo que muchos expertos se muestran escépticos ante lo que podría convertirse en otra decepción en la investigación de la energía. La responsable del área de Transporte de Greenpeace, Sara Pizzinato, opina que esta tecnología presenta muchos puntos positivos, pero "hay infinitas posibilidades de hacerlo mal". Para la ecologista es fundamental que las algas no se cultiven en el mar ya que "los fertilizantes podrían atacar al resto de especies del ecosistema. El cultivo de microalgas no debe interferir con ningún otro sistema natural". La ONG cree en el desarrollo de medidas "revolucionarias", como el aumento de la eficiencia de los transportes. "Hacen falta cambios sustanciales, ante los cuales los biocombustibles algales serán un pequeño apoyo", concluye Pizzinato.

Mientras, las empresas siguen buscando las especies más productivas, que generen fueles de mayor calidad y que absorban más cantidad de CO2. Si en el año 2012 se ha cumplido la predicción de Rodríguez Villa, parte de la energía que se consume hoy en día procederá del lugar donde se formó la vida, el mar.

Las algas tienen mil y un aplicaciones:

Se han encontrado datos de su inclusión en la alimentación humana desde hace 10.000 años, en Oriente. En Japón, las algas pueden llegar a constituir el 25% de la dieta y cada vez tienen mayor presencia en la gastronomía de muchos países.

El hecho de que las algas sean tan utilizadas como ingrediente de cocina no es casualidad, sino que deriva de sus propiedades nutritivas. La mayoría de las algas tiene altos niveles de proteínas y pequeñas cantidades de carbohidratos, por lo que cada vez tienen más presencia como complemento de la dieta.

También son conocidas por su eficacia combatiendo la celulitis, ya que distribuyen los nutrientes, estimulan las glándulas secretoras y limpian el sistema linfático.

Enlaces: Algaenergy Público

Más información:
BioMara, algas marinas para biocombustibles Microalgas marinas, la energía limpia
Algas marinas ¿la energía del futuro? Biodiésel de origen marino

Crédito imágenes: SOLIX | Público

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Gasolina de algas: el nuevo combustible verde

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La empresa española Algaenergy compra dos patentes del CSIC para generar biofueles algales El cultivo de microalgas no deberá interferir con ningún otro sistema natural Ya en otros artículos que he publicado en Vista al Mar hablaba sobre la utilización de las microalgas (ver enlaces a pie de

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Biodiésel de Algas. Proceso de producción de biodiésel utilizando algas. Energías renovables, biocombustibles, cultivos energéticos
¿Que es un biocarburante o biocombustible?
Los biocarburantes o biocombustibles son combustibles que se generan a partir de procesos biológicos, son de origen biológico no fosilizado. Presentan una gran cantidad de ventajas frente los combustibles fósiles, entre ellas producir bastante menos cantidad de C02, principal gas causante del efecto invernadero. Al tratarse estos de recursos inagotables, son excelentes para reemplazar los combustibles que se producen en base al petróleo, el cual escasea y por otro lado produce grandes efectos contaminantes en la atmósfera, como el efecto invernadero entre muchos otros. Este tipo de biocombustibles, están caracterizados por la posibilidad de aplicación a los actuales motores de combustión interna, y ya son muchos los vehículos que se están fabricando para funcionar con este tipo de carburantes.

Existen diferentes tipos de biocombustibles que mencionaremos a continuación:

Bioetanol: Etanol generado a partir de la biomasa o de una fracción biodegradable de residuos.

Biodiésel: éster metílico generado a partir de un aceite vegetal, algas o animal de calidad similar al gasóleo.

Biogás: combustible gaseoso generado a partir de la biomasa de vegetales y/o a partir de la fracción biodegradable de los residuos.

Biometanol: metanol generado a partir de la biomasa de vegetales.

Biodimetiléter: dimetiléter generado a partir de la biomasa de vegetales.

BioMTBE (metil ter-butil éter): combustible generado a partir del biometanol.

Biocarburantes sintéticos: hidrocarburos sintéticos o sus mezclas, generados a partir de la biomasa vegetal.

Aceite vegetal puro: obtenido a partir de plantas oleaginosas mediante presión, extracción u otros procedimientos comparables, crudo o refinado, pero sin modificación química.

En este trabajo se va a analizar la producción de biodiésel utilizando como materia prima algas, las propiedades de este tipo de biocombustibles frente a otros de origen vegetal, los tipos de algas que se utilizan, los distintos procedimientos que se realizan para la obtención de biodiésel a partir de algas, el desarrollo de investigaciones para la producción de este tipo de biocombustible en el mundo, así como las ventajas y las desventajas de utilizarlo.
Algunas características del biodiésel
Como se menciono anteriormente el biodiésel es un éster metílico generado a partir de un aceite vegetal, algas o animal. No es contaminante ya que aunque su combustión produce C02 que va a pasar a la atmósfera, se supone que es el mismo que las plantas o las algas de las que proviene absorbieron durante su crecimiento, por lo tanto se libera a la atmósfera prácticamente la misma cantidad de CO2 que se consumió. Es biodegradable, no es tóxico, y típicamente produce cerca de 60 % menos emisiones de dióxido de carbono. Sus emisiones de smog son 65 % menores que el diesel derivado del petróleo.

Algunos de los usos del biodiésel son autos movidos a biodiésel, calefacción para el hogar en base a biodiésel, generadores de electricidad en base a combustible biodiésel, etc.
Producción de biodiésel en base a algas
Para obtener biodiésel a partir de algas primero se debe extraer el aceite de estas y por un proceso química llamado transesterificación es posible obtener biodiésel. El cultivo de microalgas y la obtención de aceite a partir de este presenta muchas ventajas con respecto a los cultivos terrestres. Por un lado presentan una tasa de crecimiento mucho mayor y por otra lado la producción de aceite por área esta estimada entre 4.6 y 18.4 l/m2, esto es de 7 a 30 veces mayor que los mayores cultivos terrestres. No requiere de grandes superficies para su producción. En una superficie de 52.000 km2, se pueden obtener 95 millones de barriles de biodiésel al día a un precio sensiblemente inferior al del petróleo actual.

Se trata de una fuente de producción de energía en continuo, inagotable y no contaminante porque no moviliza carbono fósil, sino que utiliza el exceso de carbono (CO2). Contribuye de esta forma a paliar el efecto invernadero y a restablecer el equilibrio térmico del planeta. En comparación con otros vegetales utilizados para la producción de biodiésel, el fitoplancton parece ser el que mas rendimiento tiene. Algunos estudios señalan los siguientes niveles de producción anual de volumen de aceite por km2:

Colza: de 100 a 140 m3/km2.

Mostaza (Brassica nigra): 130 m3/km2.

Piñón (jatropha): 160 m3/km2.

Aceite de palma: 610 m3/km2.

Algas: De 10.000 a 20.000 m3/km2.

Algunas características y ventajas del biodiésel producido a partir de algas son las siguientes:

Las algas tienden a producir una alta cantidad de ácidos grasos poliinsaturados, lo que disminuye la estabilidad del biodiésel. Pero los ácidos grasos poliinsaturados tienen puntos de fusión bajos por lo que en climas fríos es mucho más ventajoso que otros tipos de biocombustibles.

La producción de aceites a partir de algas es 200 veces mayor que en plantas. Por lo que también es mayor la producción de biodiésel.

Posee un alto rendimiento y por lo tanto un bajo costo.

La producción de biodiésel de algas tiene las características de reducir las emisiones de CO2 y compuestos nitrogenados de la atmósfera.

Cultivos de algas para la producción de Aceites
Las algas son capaces de crecer en un amplio rango de condiciones por la que se las encuentra en cualquier zona del planeta: dentro de plantas acuáticas, sobre sustrato artificial como madera o botellas, en lagunas, ciénagas, pantanos, nieve, lagos de agua dulce o salina, sobre rocas, etc. Por lo que no es difícil encontrar zonas para cultivarlas.

En principio, al igual que las plantas, las algas necesitan de tres componentes básicos para su crecimiento: luz solar, CO2 y agua. Encontrar cepas de algas para hacerlas crecer no es difícil, pero es complicado encontrar cepas que permitan la producción de biodiésel debido a que este tipo de algas necesitan de un alto mantenimiento y por otro lado se contaminan fácilmente con otras especies.

Debido a que las algas necesitan de luz celular, CO2 y agua para crecer, pueden ser cultivadas en estanques y lagos. A estos tipos de cultivos se los llaman "sistemas abiertos". El riesgo de este tipo de sistemas de cultivos es la alta probabilidad de ser contaminados por otros tipos de algas, ya que las algas que tienen el mayor componente en aceite no necesariamente son las que más rápido crecen, por lo que algunas cepas de algas contaminantes podrían invadir masivamente el cultivo. Por otro lado en este sistema se tienen poco control frente a condiciones ambientales tales como temperatura del agua, CO2, intensidad lumínica, por lo que el crecimiento del cultivo depende de las condiciones del medio y en general se produce en los meses más cálidos. En general, para el cultivo en sistemas abiertos se buscan cepas que puedan crecer bajo condiciones en las que otros organismos les resultaría difícil desarrollarse como Ph altos o bajos, T º especificas, requerimientos nutritivos específicos, etc. Es por esta razón que solo pocas especies fueron cultivadas con éxito en este tipo de sistemas. La ventaja que tienen los sistemas abiertos es que son muy baratos y fáciles de construir ya que básicamente lo que se hace es construir estanques o piletones en el suelo.

Un sistema alternativo para el crecimiento de algas es mediante invernaderos (Fig. 1), también en estanque. Aunque se reduce el área de cultivo se solucionan muchos problemas que poseen los sistemas abiertos: menor probabilidad de contaminación por especies no deseadas, pueden cultivarse un mayor numero de especies, el periodo de cultivo es mayor ya que hay control de la temperatura y puede incrementarse la cantidad de C02 en el ambiente, con lo que también aumentaría la tasa de crecimiento de las algas.

Los estanques poseen sistemas que permiten a las algas mantenerse en movimiento en el medio, de forma que todas reciban la misma cantidad de luz y nutrientes. Por otro lado se renueva continuamente la cantidad de C02 y nutrientes del medio.

Otro tipo de sistemas cerrados de cultivos son los Fotobiorreactores los que incorporan luz blanca y natural y donde las condiciones son mas controladas que en los sistemas abiertos. Son sistemas muy costosos pero que tienen un alto rendimiento en cuanto a la producción de aceite de algas. Algunos tipos de fotobiorreactores son:

Tubos plásticos o de vidrio de forma triangular: Gases como C02 y O2 se hacen fluir desde la parte baja de la hipotenusa y algas con medio de cultivo se hacen fluir en el sentido opuesto.

Fotobiorreactores tubulares en forma horizontal: Son tubos de acrílico en el que se hace circular en forma horizontal medio de cultivo mas algas para que están no precipiten y todas reciban la misma cantidad de luz y nutrientes.

Columna vertical de burbujas: Se genera circulación del medio con algas en una columna vertical a través del flujo de gases como dióxido de carbono. Se ilumina a través de tubos de luz a lo largo del tubo, cuyo objetivo es disminuir el costo del cultivo de algas a gran escala y hacerlo mas simple.

Equipos de fermentación: Algunas compañías obtuvieron aceite de algas sin crecimiento fotosintético, sino alimentando a las algas con azucares que luego estas fermentaban. Una de estas compañías ese llama Solazyme, una empresa de biotecnología que esta desarrollando técnicas para producir combustible para autos y aviones a partir de algas.

Tipos de algas que se cultivan para producir biodiésel
Las algas están compuestas básicamente por proteínas, carbohidratos, ácidos nucleicos y ácidos grasos. Los ácidos grasos se encuentran en las membranas, en los productos de almacenamiento, metabolitos, etc. El porcentaje de ácidos grasos varía según la especie, aunque hay especies cuyos ácidos grasos representan 40% de su peso seco. Estos son los ácidos grasos que luego son convertidos en biodiésel. Para la producción de estos se buscan algas que contengan un alto contenido en lípido y que sean fácilmente cultivables.
Especie Proteína Carbohid Lípidos Ácidos Nucleicos
Scenedesmus obliquus 50-56 10-17 12-14 3-6
Scenedesmus quadricauda 47 - 1.9 -
Scenedesmus dimorphus 8-18 21-52 16-40 -
Chlamydomonas rheinhardii 48 17 21 -
Chlorella vulgaris 51-58 12-17 14-22 4-5
Chlorella pyrenoidosa 57 26 2 -
Spirogyra sp. 6-20 33-64 11-21 -
Dunaliella salina 57 32 6 -
Euglena gracilis 39-61 14-18 14-20 -
Prymnesium parvum 28-45 25-33 22-38 1-2
Tetraselmis maculata 52 15 3 -

Una de las especies de algas verdes mas utilizadas en el desarrollo de biodiésel es Botryococcus braunii. Esta especie produce alta cantidad de hidrocarburos como terpenos, que constituye alrededor del 30 al 40% de su peso seco. El botriococeno es el hidrocarburo predominante en Botryococcus braunii. Puede ser utilizado para la producción de octanos, querosén y diesel. Para la producción de biodiésel a partir de botriococeno, primero debe encontrarse una cepa adecuada de Botryococcus braunii que produzca un alto rendimiento del hidrocarburo. Al seleccionar este tipo de cepas, puede que se pierdan atributos como resistencia a enfermedades, desventajas competitivas, etc. Por esta razón se necesitan fotobiorreactores para el cultivo de este tipo de cepas.

En EEUU se puso en marcha un programa que duro desde 1978 a 1996, llamado the Aquatic Species Program (ver en referencias), cuyo objetivo fue investigar acerca de cuales serian las especies de algas mas apropiadas para la producción de biodiésel. Este programa llego a la conclusión de que no hay una cepa o una especie de alga que sea la mejor en términos de producción de aceite para biodiésel, pero si que las más prometedoras eras las diatomeas y en segundo lugar las algas verdes (ejemplo: Botryococcus).

Existen otras especies de algas que potencialmente pueden ser utilizadas en la producción de biodiésel por su alto contenido de aceites:

Scenedesmus dimorphus - Esta es una de las preferidas por el alto rendimiento de aceites para biodiésel, pero uno de los problemas es que produce gruesos sedimentos si al cultivo no se lo agita con frecuencia.

Dunaliella tertiolecta - Esta cepa produce cerca de 37 % de aceites. Es una cepa que crece rápido lo que significa que tiene una alta tasa de absorción de CO2.

Bacilliarophyta (diatomea) - Es una de las favoritas del ASP. El problema es que necesita silicona en el agua, mientras que las Clorofita necesitan nitrógeno para crecer.

Chlorofita - Algas verdes tienden a producir almidón, en vez de lípidos. Tienen tasas de crecimiento muy altas a 30 ºC con alta intensidad de la luz agua de tipo en 55 mmho/cm.

Proceso de extracción de aceites y producción de biodiésel
La acumulación de lípidos en algas se produce durante periodos de stress ambiental, incluyendo crecimiento en medios con bajas condiciones de nutrientes. Para inducir stress en cultivos de para producción de biodiésel una de las estrategias disminuir la ración de compuestos nitrogenados o inducir como variaciones en la temperatura, el ph, inanición. etc. Algunos estudios sugieren que la enzima Acetil-CoA carboxilasa puede estar involucrada en la producción de ácidos grasos, por lo que a través de la manipulación genética del gen que la codifica podría aumentarse la producción de lípidos a través del incremento de la actividad de la enzima.

La extracción del aceite de las algas básicamente es extraer el alga de su medio de cultivo (a través de algún proceso de separación adecuado) y luego usar las algas húmedas para extraer el aceite. Existen tres métodos bien conocidos de extracción de aceites de algas.

1. Expeller/press: las algas luego de ser secadas mantienen su contenido de aceite, entonces son prensada con una prensa de aceite. A veces se utiliza una combinación de prensa y solventes de extracción.

2. Método del solvente de hexano: Este es uno de los solventes de extracción favoritos ya que no es muy caro. Una vez que el aceite es extraído con una prensa se utiliza el ciclohexano para extraer el contenido remanente del alga. Luego por destilación se separa el ciclohexano del aceite.

3. Extracción supercrítica del fluido: es un método capaz de extraer el 100 % del aceite, pero necesita un alto equipamiento. El CO2 es licuado hasta el punto de tener las propiedades de un liquido y un gas, entonces este fluido licuado actúa como un solvente de extracción para el aceite algal.

Existen otros métodos de extracción mucho menos utilizados como la extracción enzimática, el shock osmótico y la extracción a través de ultrasonido.

El proceso de producción de biodiésel se basa en la reacción de transesterificación del aceite. Los aceites están compuestos principalmente por moléculas denominadas triglicéridos, las cuales se componen de tres cadenas de ácidos grasos unidas a una molécula de glicerol. La transesterificación consiste en reemplazar el glicerol por un alcohol simple, como el metanol o el etanol, de forma que se produzcan ésteres metílicos o etílicos de ácidos grasos. Este proceso permite disminuir la viscosidad del aceite, la cual es principalmente ocasionada por la presencia de glicerina en la molécula. La alta viscosidad del aceite impide su uso directo en motores diésel, desventaja que se supera mediante este proceso. Para lograr la reacción se requieren temperaturas entre 40 y 60ºC, así como la presencia de un catalizador, que puede ser la soda o potasa cáustica.
Aumento de la producción de Aceites en Algas a través de la ingeniería genética
Como se dijo anteriormente, existe por lo menos un método molecular conocido para aumentar la producción de aceites algales. La enzima Acetil-CoA carboxilasa esta involucrada en uno de los pasos de la síntesis de de aceites en algas. Durante el proyecto estadounidense Aquatic Species Program - Biodiésel from Algae se logro clonar el que codifica para la Acetil-CoA carboxilasa gen a partir de una diatomea y así aislar la enzima. Cuando se pudo clonar con éxito este gen, los investigadores de este proyecto lograron un primer y exitosos sistema de transformación en diatomeas. Tanto el gen que codifica a la Acetil-CoA carboxilasa tanto como el sistema de transformación de diatomeas fueron patentados. Se consiguió sobre expresar la enzima en las diatomeas con la esperanza de aumentar los niveles de aceites. Sin embargo en los experimentos que se llevaron a cabo no se obtuvo un cambio significativo en el nivel de aceites producidos por las diatomeas, por lo que este método aun se encuentra en un proceso de investigación.

Algunas empresas que están llevando a cabo investigaciones al respecto:

Origin Oil: Empresa estadounidense que esta desarrollando nuevas tecnologías para producir biodiésel así como gasolina, combustible para jets, plásticos y solventes a partir de algas.

A2BE Carbon Capture: Empresa estadounidense dedicada básicamente en biodiésel a partir de algas y en la investigación en nuevos tipos de áreas y cultivos.

Diversified Energy Corporation: desarrollo y esta comercializando una nueva forma de producción de aceite de algas llamada Simgae™, el cual es un sistema para cultivar algas a gran escala cuyo objetivo es disminuir el costo y aumentar la simplicidad de este tipo de cultivo. Este sistema consta de tubos de polietileno con una pared delgada en el que pueden ser modificadas ciertas variables como inhibición de luz UV, temperatura, concentración de nutrientes, CO2 y O2 disueltos en agua, etc. Luego de un tiempo, el flujo saliente posee una mayor concentración de algas que al principio.

Solazyme: compañía de biotecnología dedicada a desarrollar energía de algas para producir productos valiosos. Utiliza métodos de ingeniería genética para desarrollar formas bioquímicas controladas por luz solar para producir energía de forma comercialmente relevante.

Shell: cultivará algas en el mar de Hawai para convertirlas en biocombustibles criarán especies de microalgas marinas "no modificadas".

Desarrollo de biodiésel a partir de algas en Argentina y Latinoamérica
América Latina tiene ventajas en la producción de bioetanol y biodiésel, entre ellas, el suelo, el clima, la disponibilidad de tierras y los costos de mano de obra más bajos. Sin embargo, a pesar de estas ventajas, la región a excepción de Brasil, no ha tomado suficientes medidas para explorar este potencial. Existen varios programas para la producción de biodiésel en América Latina. Uno de ellos es llevado a cabo por Brasil, el cual es uno de los países lideres en el desarrollo de biocombustibles. Uno de los programas se basa en la producción de biodiésel a partir de soja. En Colombia se inauguró el 9/7/2007 la primera planta de biodiésel que se produce a partir de aceite de crudo de palma africana. En Argentina se esta produciendo biodiésel a partir de la soja. El problema es que para producir este tipo de biodiésel se llevan a cabo monocultivos, los que tienen consecuencias tales como erosión, pérdida de materia orgánica, balance negativo de nutrientes, desertificación y reducción de la biodiversidad. Algunos expertos argentinos como el ingeniero Mario Martínez, del INTA, opina que la producción de biodiésel a partir de maíz puede traer no es tiene un buen rendimiento y por otro lado se necesita un alto costo energético para la producción de biodiésel a partir de maíz. Según el presidente del INTI puede alterar los precios del maíz y la soja, lo que los haría menos accesibles a los consumidores. Por esta razón existen empresas latinoamericanas que están experimentando con la producción de biodiésel a partir de algas:

En Costa Rica un grupo de estudiantes universitarios presento una investigación sobre una microalga marina que es mucho más productiva para la fabricación de biodiésel que el que se produce a partir de palma africana. Se trata de una microalga marina del género chlorella, de la cual se puede obtener hasta un 168 por ciento más de aceite utilizado en la fabricación de biocombustibles, que de la palma. Según los resultados de esta investigación una hectárea de palma produce por año 5.950 litros de aceite, mientras que de una hectárea de microalgas se puede extraer 100.000 litros en el mismo periodo.

Un equipo científico chileno de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica de Temuco inició investigaciones y contactos con grupos empresariales para producir biodiésel a partir de microalgas mientras el Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción esta en fase de investigación de extracción de aceites de algas para la producción de biocombustibles, entre ellos biodiésel. La iniciativa que están desarrollando los investigadores cuenta con un biorreactor para producción masiva de microalgas construido especialmente para dicha labor. Esta opción es particularmente relevante para Chile, país que no dispone de reservas estratégicas de hidrocarburos, pero sí de 5.000 kilómetros de costa frente al Océano Pacífico.

En Argentina, la empresa Oilfox tiene como proyecto cultivar cuatro especies de algas en piletones en Chubut. Se invertirán cerca de 19 millones de dólares en el desarrollo de este proyecto y se supone que se obtendrán cerca de 240 mil toneladas de biodiésel ¿por año? Esta iniciativa se realiza en el contexto de la ley argentina de promoción de los biocombustibles, aprobada en 2006. La empresa destinaría la "pasta de algas", que es un subproducto de la siembra y la cosecha de las mismas, a la alimentación, ya que las algas contienen un 67% de proteínas que es un valor muy superior a cualquier oleaginosa. La empresa incursionó en el desarrollo de un alga que creciera en aguas dulces y en aguas muy saladas. Del mismo sur Argentino (concretamente de la provincia de La Pampa), en el medio de un desierto, se obtuvieron en forma natural, las algas tanto dulces como saladas. También están desarrollando métodos no solo para extraer el aceite para hacer Biodiésel, si no también otros para la extracción de etanol (bioetanol) por fermentación y además, mediante una digestión anaeróbica, obtener CO2 (necesario para alimentar las mismas algas) y metano (biogás).

Pruebas con biodiésel derivado de algas

La empresa neocelandesa Aquaflow Bionomic produjo la primer muestra de biodiésel de algas obtenidas de aguas residuales. Puso a prueba el combustible en un Land Rover y el vehiculo fue conducido sin problemas por las calles de una ciudad neocelandesa llamada Central Wellington.

El 18/07/2007 un buque de la compañía pesquera patagónica Harengus, impulsado con 5000 litros de biodiésel producido a partir del aceite de microalgas patagónicas y desechos de merluza y calamar, zarpó de Comodoro Rivadavia. El biodiésel fue elaborado por el Centro de Energías Alternativas de Chubut. El combustible utilizado posee un 70 % de combustible fósil y un 30 % de biocombustible.

El 22 de Enero de 2008 la empresa estadounidense Solazyme realizo una prueba de carretera utilizando biodiésel en un auto estándar. A diferencia de otro aceites de algas, este se obtuvo en mayor parte a través de la fermentación de azucares por estas algas, recibiendo muy poca energía lumínica. El auto utilizado para la prueba tenía su motor diesel original de fábrica sin modificaciones. La prueba se realizo en Enero, a temperaturas bajo cero para demostrar que este biodiésel es mejor que otros biocombustibles.

También pudo ser utilizado para la generación y distribución de energía eléctrica por algunas compañías estado unidenses.

Otros combustibles derivados de algas

Biobutanol: puede ser obtenido a partir de algas como las diatomeas utilizando solamente una biorrefineria junto con luz solar. Posee algunos Km. por galón mas que la gasolina en base a petróleo.

Biogasolina: puede ser producida a partir de algas, pero se investigo poco acerca de este tipo de producción y hay poca información.

Metano: a través del cultivo de algas puede obtenerse diversos polímeros que se pueden descomponer dando como resultado metano.

Conclusión

Debido a la cada vez mayor escasez de petróleo, se hace imperante buscar nuevas fuentes de energía renovables. Muchos países están experimentando con la producción de biocombustibles en base a cultivos agrícolas convencionales, como los monocultivos de soja o maíz. Pero los monocultivos pueden afectar al medio ambiente. Las plantaciones de soja en Argentina están desplazando los bosques de quebracho del Chaco. Las plantaciones de palma aceitera han sido responsables de un 87% de la deforestación Indonesia y Malasia. Al comenzar a utilizarse suelo agrario para el cultivo directo de biocombustibles se ha comenzado a producir un efecto de competencia entre la producción de comida y la de biocombustibles. Un caso de este efecto se ha dado en Argentina con la producción de carne de vaca, ya que se ha comenzado a utilizar los pastos con los que se crían a las vacas para el desarrollo de biocombustibles, con lo que se incremento el precio de la carne. Los países industrializados tienen la intención de utilizar los suelos de países subdesarrollados para el desarrollo de monocultivos, ya que en este caso el costo del biocombustible seria mas bajo, por lo que es probable que las grandes empresas de los países centrales se adueñen de grandes extensiones de tierra y de mano de obra barata en estos países y de esta manera despreocuparse por el impacto ambiental.

Mientras muchas empresas están produciendo biocombustibles a partir de monocultivos de plantas, existen otras que están apostando a una nueva fuente de biocombustible: el biodiésel en base a algas. La producción de biodiésel a partir de algas se encuentra aun en una fase de experimentación. Son pocas las pruebas que se han hecho en base a este, pero las que se realizaron han sido exitosas. Esto se debe a que la producción de aceite a partir de algas es mucho mayor que la que se obtiene de otras fuentes como la soja. Por otro lado poseen un amplio rango de zonas de crecimiento, por lo que pueden cultivarse en lugares donde no provoquen alteraciones al ecosistema o a la cadena alimenticia. Pueden crecer cerca de desagües de aguas servidas y cerca de chimeneas de centrales eléctricas, con el potencial de convertir los contaminantes en lípidos y luego estos ser utilizados para la producción de biodiésel. Este procedimiento también reduce las emisiones de carbono y de compuestos nitrogenados a la atmósfera. Debido a que el cultivo de algas se lleva a cabo en lagos o estanques, no se explota la tierra necesaria para el cultivo de vegetales que pueden ser utilizados como alimentos y no se alteraría el precio de estos ni su disponibilidad.

Un ejemplo del amplio rango de zonas de crecimiento de las algas es el descubrimiento en diciembre del 2006 de diatomeas en la Antártida a 20 metros de profundidad (http://www.oilgae.com/blog/2007/01/diatoms-under-millions-of-years-of-ice.html). Sin embargo, las terrestres son menos comunes que las acuáticas y se las encuentra generalmente en lugares húmedos.

Uno de los problemas a resolver con respecto al cultivo de algas es encontrar una cepa que contengan un alto contenido en lípidos, que no necesite muchos requerimientos para crecer rápido y que su mantenimiento sea de bajo costo. Por esta razón la mayor parte de las investigaciones se están haciendo en base a microalgas como diatomeas y cianobacterias aunque otros laboratorios están realizando investigaciones para extraer aceites de macroalgas ya que estas crecen más rápido y tienen mayor contenido de aceite. Lo que las empresas están buscando son algas que puedan utilizarse para la producción de biodiésel a gran escala. Se piensa que las biocombustibles en base a algas son los únicos que pueden reemplazar los combustibles en base a petróleo, ya que para reemplazar la demanda de combustibles derivado de petróleo hoy en día se necesitaría un gran porcentaje de la tierra cultivable solo para producir biodiésel. Si en cambio el petrodiesel fuera reemplazado por el biodiésel producido a partir de algas, debido a su alta producción de aceites por acre de cultivo, se necesitarían diez millones de acres de tierra para producir biodiésel que reemplace en su totalidad el petrodiesel utilizado hoy en día en los EEUU por ejemplo. Es solo el 1% de la tierra que se utiliza actualmente en este país para agricultura y pastoreo.

Aun faltan algunos aspectos por desarrollar para que esto la producción masiva de biodiésel:

Capacidad para cultivar cepas de alta producción de aceites a gran escala: esto implica identificar las cepas de alta producción de aceites así como buscar los mejores métodos para el cultivo de estas cepas.

Capacidad para extraer este aceite a gran escala: Las algas no son lo suficientemente fibrosas como para prensar-las, y la extracción más viable es de forma química.

Capacidad para convertir aceite a biodiésel a gran escala: Solamente hay una empresa que haya sido capaz de producir suficiente combustible, Aquaflow en Nueva Zelanda, y aún quedan muchas preguntas que responder, como cual es la especie de alga que produce más aceite, cómo se puede hacer que crezca de la mejor forma posible, cual es la mejor forma de extraer el aceite.

Actualmente no se ha producido biodiésel en base a algas a gran escala, pero se espera que en los próximos 4 o 5 años el cultivo y la producción de biodiésel en forma masiva sea una realidad y de esta manera se pueda explotar un recurso que no es contaminante, que reduzca los efectos del CO2 en la atmósfera así como los como lo de los compuestos nitrogenados, que rinde mucho mas que los combustibles fósiles y que los biocombustibles producidos hasta ahora y que no compita por tierras cultivables para alimentos para la creciente población mundial.

1. Video de extraccion de aceite de algas, y prueba con auto con biodiesel de algas.http://www.youtube.com/watch?v=q0oFv4n707w&feature=player_embedded

2. Fotobiorreactores de Algashttp://www.youtube.com/watch?v=eSBZa88fy64&feature=player_embedded

Bibliografía y Fuentes:

http://j.delavegal.googlepages.com/algae

www.wikipedia.org

www.oilgae.com

Aquatic Species Program http://www.fuelandfiber.com/Athena/biodiesel_from_algae_es.pdf)

Información mas detallada sobre el sistema SIMGAE: http://diversified-energy.com/index.cfm?s_webAction=simgae

Desarrollo de biodiésel a partir de algas en Argentina http://www.treehugger.com/files/2007/03/biodiesel_from_1.php

Land Rover a Biodiésel http://www.scoop.co.nz/stories/SC0612/S00039.htm

Prueba de Solazyme http://www.prnewswire.com/mnr/solazyme/30888/

Buque en base a biodiésel 19/07/2007 (Nuestromar)

Investigación sobre biodiésel algal en Chile (Nuestromar)

http://www.logistec.cl/noticia.php?noticia_id=2270&categoria_id=46

Biodiésel de Algas. Proceso de producción de biodiésel utilizando algas. Energías renovables, biocombustibles, cultivos energéticos

Envió: Gustavo Adolfo Etchetto

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Biodiésel de Algas. Producción de biodiésel utilizando algas

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¿Que es un biocarburante o biocombustible? Los biocarburantes o biocombustibles son combustibles que se generan a partir de procesos biológicos, son de origen biológico no fosilizado. Presentan una gran cantidad de ventajas frente los combustibles fósiles, entre ellas producir bastante menos cantidad de C02, principal gas causante del efecto invernadero.

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Las reservas de petróleo comienzan a declinar y su uso contribuye en más de un 30% al efecto invernadero. El consumo anual alcanza los ochocientos mil millones de barriles de petróleo. Crisis políticas, como la presente de Irán, agudizan el problema. Lo ideal sería encontrar alternativas energéticas más respetuosas con el medio ambiente y que permitiesen usar las infraestructuras existentes tales como los oleoductos. La obtención de combustible a partir de biomasa se presenta como una posibilidad atractiva y, en la actualidad, los cultivos de maíz y de caña de azúcar son los más extendidos. Pero la contraposición alimento-combustible está provocando un aumento de precios en los cereales, con todas las derivaciones que ello lleva consigo. Lo preferible sería partir de biomasas no comestibles y abundantes como son los materiales lignocelulósicos. Pero, hasta ahora, la biotecnología microbiana de fermentación no ha encontrado una buena solución práctica para conseguir la liberación de los azúcares simples a partir de esos materiales a fin de obtener por fermentación combustibles como etanol.

ALGINATO
Las algas pueden ser una buena solución alternativa. Poseen un alto contenido en carbohidratos, transformables en sus azúcares o monosacáridos más sencillos, que son fermentables por las enzimas de microorganismos y pueden convertirse en etanol. Más aún, para hacerlo, usando métodos de acuicultura, no necesitarían ni de tierra para ser cosechadas ni de agua dulce para crecer y, además, como su cultivo consume grandes cantidades de CO2, ello contribuiría a luchar contra el efecto invernadero y el cambio climático.

El cultivo de las algas marrones ya se realiza en varios países, con una producción superior a a los quince millones de toneladas anuales, destinándose principalmente para alimentación animal y humana, fertilizantes agrícolas y fuentes de polímeros. Como las algas no contienen lignina la liberación de sus carbohidratos se realiza fácilmente, por ejemplo, por molido, sin necesidad de tratamientos drásticos y costosos. El 60% de la biomasa seca de las algas marrones está constituida por carbohidratos, un 50% de los cuales son alginatos. El Departamento de Energía de Estados Unidos calcula que en el cultivo de algas marrones se podrían obtener anualmente por hectárea unas cincuenta y nueve toneladas de peso seco de algas, y que su transformación sería capaz de producir diecinueve mil litros por hectárea y año de etanol, lo que duplicaría, aproximadamente, la productividad conseguida con el maíz o sería cinco veces la de caña de azúcar. Ello significaría que utilizando solo un 3% de las zonas de aguas marinas costeras se podrían producir algas suficientes para sustituir a más de 226.800 millones de litros de combustibles fósiles.

Pero, hasta la fecha, el problema ha sido que las bacterias no metabolizan inmediatamente el componente principal del azúcar en las algas, el alginato, por lo que las soluciones propuestas para lograrlo son complejas y harían que los biocombustibles de origen marino fuesen demasiado caros para competir con el petróleo. El alginato es un copolímero linear en el que se repiten dos ácidos urónicos y los procesos moleculares de su catabolismo en los seres vivos que lo realizan se está aclarando últimamente. Los otros azúcares más abundantes presentes en las algas marrones son el monosacárido manitol y el polisacárido glucano (un polímero de la glucosa).

INVESTIGACIÓN
Pero los científicos parecen haber alcanzado una solución. En concreto, tal como indican en una investigación recién publicada en la revista Science, los de la corporación privada Bio Architecture Lab (BAL), de Berkeley, California, fundada en el año 2008, con el propósito de producir combustibles y sustancias químicas a partir del cultivo de algas. Cuenta con socios como Statoil, la sociedad gasística noruega y con inversionistas como Aurus Bios, Austral Capital, Statoil Venture y X/Seed Capital, así como colaboraciones con DuPont, el programa ARPA del Departamento de Energía de Estados Unidos, la Agencia de Desarrollo Económico de Chile y la Universidad chilena de Lagos.

Aunque la mayoría de los estudios en laboratorio se realizan con algas microscópicas, debido a su menor complejidad estructural, mayor ritmo de crecimiento y alto contenido en aceite, la abundancia y disponibilidad real de las macroalgas marinas les proporciona un gran valor añadido. Por esta razón, para su investigación utilizaron macroalgas marrones de la especie kombu (Saccharina japonica), que es la más abundante y extendida en todo el mundo.

El trabajo biotecnológico ha sido complejo y brillante ya que se trataba no sólo de solucionar los problemas del catabolismo individual y combinado del manitol, el glucano y el alginato, sino también de su transporte y translocación. Para ello aprovecharon al material genético de la bacteria Vibrio splendidus 12B01, que posee más de una veintena de genes específicos adecuados que, tras su adecuado tratamiento, fueron introducidos mediante ingeniería genética en el genoma de bacterias E. coli, una bacteria muy común, generando un sistema que puede degradar, captar y metabolizar todos los carbohidratos, incluyendo al alginato, convirtiéndolos en piruvato.

LOGROS
Con este sistema los carbohidratos podrían producir y secretar piruvato (un compuesto de tres átomos de carbono), pero no etanol (de dos átomos de carbono). Por ello, para completar la plataforma biotecnológica los científicos del BAL incorporaron la colaboración de dos sistemas enzimáticos, piruvato descarboxilasa de la bacteria Zymomomas mobilis y alcohol deshidrogenasa B

Con ello consiguieron que el proceso, a partir de las algas, metabolizase el equivalente al 80% del rendimiento máximo teórico del azúcar contenido en las algas, utilizando un intervalo óptimo de temperatura entre 25ºC y 30ºC, obteniendo un rendimiento en etanol de 20 gramos por litro. Además, el 83% de la producción se alcanzó dentro de las primeras 48 horas de fermentación.

Indudablemente, todavía faltan mejoras en este desarrollo como indica el Dr. Yoshikuni, investigador principal del proyecto "Son necesarias innovaciones en las enzimas secretadas que digieren el azúcar, también en las proteínas de membrana que transportan los oligosacáridos y en los procesos metabólicos que fermentan los azúcares y los convierten en combustibles renovables y químicos".

Pero todo ello piensan que podrá correr paralelo a la explotación comercial. BAL ya cuenta con cuatro instalaciones de cultivos de algas marrones en Chile y en julio iniciará otra instalación que servirá de planta piloto para el proceso a gran escala.

En resumen, otro paso más, de los muchos necesarios para que, desde diversas aproximaciones, se consiga el objetivo final de disminuir la dependencia de la humanidad respecto a los combustibles fósiles.

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Las algas como fuentes de biocombustibles | Aquafeed

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Las reservas de petróleo comienzan a declinar y su uso contribuye en más de un 30% al efecto invernadero. El consumo anual alcanza los ochocientos mil millones de barriles de petróleo. Crisis políticas, como la presente de Irán, agudizan el problema.

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El Biodiésel de Algas es el único biocombustible alternativo capaz de sustituir al petróleo. Energias renovables, investigación e innovación
Definimos como fotobiorreactor a un sistema capaz de generar la fotosíntesis de las clorofilas existentes en los microorganismos, tales como las microalgas marinas, tanto para propósitos de investigación, como para la obtención de biocombustibles alternativos.
En contra de lo que hasta hace poco tiempo se podía estimar, el mar puede representar una fuente inagotable de energía en forma de combustible líquido sustitutivo del petróleo, denominado "biodiesel marino", o "biodiesel de algas".

Efectivamente, según las más recientes investigaciones en biología marina, se estima que la reserva energética de la humanidad puede encontrarse en los océanos.

Ya hace casi 150 años, Leo Lesquerox (considerado el padre de la paleobotánica), afirmó que el petróleo de Pennsylvania se había originado a partir de la fosilización de las algas marinas.

Actualmente, la obtención de biodiesel a partir de las algas marinas es ya una realidad. De hecho cada vez existen más países que disponen de extensos cultivos de algas dedicados a la obtención del preciado "oro verde" a escala industrial.

Para producir algas marinas, se necesitan los siguientes componentes esenciales: radiación solar, agua, anhídrido carbónico, algún nutriente y unos aparatos denominados fotobiorreactores.

Con las algas así producidas se obtiene un biodiesel, que además de consumir CO2 (en lugar de producirlo), puede hacer que los agricultores vuelvan a dedicar sus cultivos a la alimentación, en lugar de volcarse indiscriminadamente en la producción de biodiesel agrícola, como está sucediendo en la actualidad.

Como ejemplo comparativo, podemos decir que existen algas unicelulares capaces de producir 130.000 litros de biodiesel por hectárea, mientras que si se cultivase la misma superficie con girasol, solo se obtendrían 500 litros.

Por ello, las algas son la única fuente de biodiesel capaz de sustituir al petróleo.

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.

Información de fotobiorreactores, cámaras de ensayos, petición de ofertas y artículos técnicos, en: www.cci-calidad.com

Biodiésel de Algas es el único biocombustible alternativo capaz de sustituir al petróleo. Energias renovables, investigación e innovación

Fuente: Cámaras Climáticas (cci-calidad.blogspot.com)
Definimos como fotobiorreactor a un sistema capaz de generar la fotosíntesis de las clorofilas existentes en los microorganismos, tales como las microalgas marinas, tanto para propósitos de investigación, como para la obtención de biocombustibles alternativos.
En contra de lo que hasta hace poco tiempo se podía estimar, el mar puede representar una fuente inagotable de energía en forma de combustible líquido sustitutivo del petróleo, denominado "biodiesel marino", o "biodiesel de algas".

Efectivamente, según las más recientes investigaciones en biología marina, se estima que la reserva energética de la humanidad puede encontrarse en los océanos.

Ya hace casi 150 años, Leo Lesquerox (considerado el padre de la paleobotánica), afirmó que el petróleo de Pennsylvania se había originado a partir de la fosilización de las algas marinas.

Actualmente, la obtención de biodiesel a partir de las algas marinas es ya una realidad. De hecho cada vez existen más países que disponen de extensos cultivos de algas dedicados a la obtención del preciado "oro verde" a escala industrial.

Para producir algas marinas, se necesitan los siguientes componentes esenciales: radiación solar, agua, anhídrido carbónico, algún nutriente y unos aparatos denominados fotobiorreactores.

Con las algas así producidas se obtiene un biodiesel, que además de consumir CO2 (en lugar de producirlo), puede hacer que los agricultores vuelvan a dedicar sus cultivos a la alimentación, en lugar de volcarse indiscriminadamente en la producción de biodiesel agrícola, como está sucediendo en la actualidad.

Como ejemplo comparativo, podemos decir que existen algas unicelulares capaces de producir 130.000 litros de biodiesel por hectárea, mientras que si se cultivase la misma superficie con girasol, solo se obtendrían 500 litros.

Por ello, las algas son la única fuente de biodiesel capaz de sustituir al petróleo.

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.

Información de fotobiorreactores, cámaras de ensayos, petición de ofertas y artículos técnicos, en: www.cci-calidad.com

Biodiésel de Algas es el único biocombustible alternativo capaz de sustituir al petróleo. Energias renovables, investigación e innovación
Definimos como fotobiorreactor a un sistema capaz de generar la fotosíntesis de las clorofilas existentes en los microorganismos, tales como las microalgas marinas, tanto para propósitos de investigación, como para la obtención de biocombustibles alternativos.
En contra de lo que hasta hace poco tiempo se podía estimar, el mar puede representar una fuente inagotable de energía en forma de combustible líquido sustitutivo del petróleo, denominado "biodiesel marino", o "biodiesel de algas".

Efectivamente, según las más recientes investigaciones en biología marina, se estima que la reserva energética de la humanidad puede encontrarse en los océanos.

Ya hace casi 150 años, Leo Lesquerox (considerado el padre de la paleobotánica), afirmó que el petróleo de Pennsylvania se había originado a partir de la fosilización de las algas marinas.

Actualmente, la obtención de biodiesel a partir de las algas marinas es ya una realidad. De hecho cada vez existen más países que disponen de extensos cultivos de algas dedicados a la obtención del preciado "oro verde" a escala industrial.

Para producir algas marinas, se necesitan los siguientes componentes esenciales: radiación solar, agua, anhídrido carbónico, algún nutriente y unos aparatos denominados fotobiorreactores.

Con las algas así producidas se obtiene un biodiesel, que además de consumir CO2 (en lugar de producirlo), puede hacer que los agricultores vuelvan a dedicar sus cultivos a la alimentación, en lugar de volcarse indiscriminadamente en la producción de biodiesel agrícola, como está sucediendo en la actualidad.

Como ejemplo comparativo, podemos decir que existen algas unicelulares capaces de producir 130.000 litros de biodiesel por hectárea, mientras que si se cultivase la misma superficie con girasol, solo se obtendrían 500 litros.

Por ello, las algas son la única fuente de biodiesel capaz de sustituir al petróleo.

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.

Información de fotobiorreactores, cámaras de ensayos, petición de ofertas y artículos técnicos, en: www.cci-calidad.com

El Biodiésel de Algas es el único biocombustible alternativo capaz de sustituir al petróleo. Energias renovables, investigación e innovación

Fuente: Cámaras Climáticas (cci-calidad.blogspot.com)

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El Biodiésel de Algas es el único biocombustible alternativo capaz de sustituir al petróleo - BiodiSol

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El Biodiésel de Algas es el único biocombustible alternativo capaz de sustituir al petróleo. Energias renovables, investigación e innovación Definimos como fotobiorreactor a un sistema capaz de generar la fotosíntesis de las clorofilas existentes en los microorganismos, tales como las microalgas marinas, tanto para propósitos de investigación, como para la obtención de biocombustibles alternativos.

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Diversas empresas y grupos de investigación trabajan para desarrollar un biocombustible basado en algas que sustituya al petróleo

Hidrógeno y biodiésel de algas

La idea de utilizar algas como combustible ecológico no es nueva. En 1978, en plena crisis petrolífera se creaba en Estados Unidos el "Programa de Especies Acuáticas". En 1996, y tras 25 millones de dólares (unos 17 millones de euros) invertidos, se ponía fin al proyecto ante los escasos resultados. Sin embargo, un petróleo cada vez más caro y escaso y la creciente relevancia dada a las energías renovables han despertado de nuevo el interés por las algas.

En este sentido, nadie sabe cuál será la energía renovable que triunfe en los próximos años, por lo que los inversores tienen que cubrir todas las posibilidades, incluidas las algas. Algunos emprendedores pioneros conocidos, como Craig Venter o Robert Metcalfe, ya han invertido varios millones de dólares en este tipo de proyectos, cada vez más numerosos, y en algunos casos sorprendentes.

Así, un equipo de diseño de Filadelfia, el 20/2 Collaborative, ha propuesto un curioso sistema para el desarrollo del nuevo barrio de Vatnsmýri, en Reykjavík (Islandia). La idea consiste en crear piscinas con algas que produzcan hidrógeno, salvando así algunos de los principales inconvenientes de este componente, considerado el combustible del futuro por muchos expertos. En la actualidad, la obtención del hidrógeno empleado en las células de combustible requiere de una fuente de energía. Por otra parte, su transporte también supone un coste energético adicional.

Una hectárea de algas puede producir entre 30 y 250 veces más aceite que una hectárea de soja

Los diseñadores estadounidenses se basan en los experimentos de científicos de la Universidad de Berkeley, que han trabajado con una especie de alga, la Chlamydomonas reinhardtii, la cual libera hidrógeno en vez de CO2 cuando no tiene suficiente oxígeno. Por lo tanto, se trataría de crear grandes contenedores para estas algas, en unas condiciones que les permitan sobrevivir pero generando un hidrógeno que luego se podría utilizar en el mismo lugar de su producción. Sus responsables estiman que, una vez optimizado el proceso, una de estas piscinas de diez metros de diámetro podría suministrar hidrógeno para el consumo semanal de una docena de coches.

No obstante, la mayor parte de las investigaciones se centran en las propiedades de las algas para producir un aceite que puede ser utilizado posteriormente como biocombustible. En este caso, las ventajas son muy diversas, según sus defensores. La productividad de las algas es mucho mayor que la de otros elementos vegetales utilizados en la actualidad para producir biocombustibles. Así, dependiendo de la especie de alga y de la eficiencia del sistema, una hectárea de algas puede producir entre 30 y 250 veces más aceite que una hectárea de soja, por ejemplo.

Por otra parte, las algas no son utilizadas de manera generalizada como alimento, pudiendo crecer con agua salada o no potable y en terrenos desaprovechados para uso agrícola. Por ello, su explotación masiva no interferiría con la producción alimenticia, como ocurre con ciertos biocombustibles. Además, el biodiésel procedente de algas no es tóxico (no contiene sulfuros ni sulfatos) y es altamente biodegradable.

Asimismo, los productos derivados de las algas podrían tener más aplicaciones para industrias como la plástica, la farmacéutica o la alimentaria. En otros casos, el cultivo de algas que producen más carbohidratos y menos aceite podrían utilizarse para generar etanol, un tipo de alcohol que también se utiliza como biocombustible. Los expertos incluso afirman que estos procesos podrían trasladarse a las refinerías para reproducir los productos elaborados con petróleo.

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Algas como combustible [Pag. 1 de 3] | EROSKI CONSUMER

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Diversas empresas y grupos de investigación trabajan para desarrollar un biocombustible basado en algas que sustituya al petróleo La idea de utilizar algas como combustible ecológico no es nueva. En 1978, en plena crisis petrolífera se creaba en Estados Unidos el "Programa de Especies Acuáticas".