Microalgas:
Gran potencial para la producción de biocombustibles

 


Microalgas:
Gran potencial para la producción de biocombustibles
 
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El cambio climático está muy relacionado con lo que llamamos calentamiento global; sin embargo, su significado es diferente. La segunda expresión se refiere al aumento de las temperaturas medias del planeta Tierra, mientras que el cambio climático es generado por el calentamiento global, ya que, al aumentar las temperaturas medias, se alteran los ecosistemas y las diversas especies de seres vivos deben adaptarse a tales temperaturas, pues, si no logran hacerlo, son eliminadas del ecosistema al que pertenecen, situación que generaría una reacción de desequilibrio en cadena.
          Sucede que, si una especie se pierde y otra depende de ella, ambas se perderán, a menos que la segunda se adapte a sobrevivir ésta, y así sucesivamente ocurrirá con todas las especies vinculadas a la desaparecida.
          El cambio climático es originado por varios motivos, principalmente, a causa de la contaminación que los seres humanos provocamos al tirar basura en los ríos, al causar deforestación y, principalmente, debido a la ignición de combustibles fósiles;1 pero, ¿por qué hay tanto problema con esto? Los combustibles, al quemarse, provocan la liberación de gases de efecto invernadero —algo normal mientras se realiza la combustión—; a su vez, estos gases originan el calentamiento global y, en consecuencia, ocurre el cambio climático.
          De León2 menciona: “La contaminación atmosférica es un gran problema ambiental, ya que es ocasionada por el mismo hombre, habiendo diferentes causas que ocasionan este problema, pero las más importantes son por actividades industriales, comerciales, domésticas y agropecuarias. La contaminación del aire, ocasionada por la quema de combustibles fósiles en plantas de energía, humos industriales y vehículos automotores…”
          El académico Julio Vergara, de la Pontificia Universidad Católica de Chile, afirma que producimos 85 millones de toneladas de CO2 cada año producto de las formas de energía que usamos y necesitamos hacer consciencia de ello. Una alternativa muy interesante resulta ser el uso de los biocombustibles, los cuales reducen las emisiones de gases de efecto invernadero.

          El biocombustible apareció para solucionar estas situaciones; pero, también tiende a independizar la economía basada en combustibles fósiles.
          El surgimiento de los biocombustibles en el mundo se debió a la primera crisis petrolera ocurrida en 1973, cuando el precio del petróleo aumentó enormemente; situación que afecto? a todos los países del mundo; principalmente, a los que no eran productores ni contaban con reservas petrolíferas.

Éstos corresponden a los generados a partir de biomasa (materia orgánica de origen vegetal o animal), lo que incluye residuos y desechos orgánicos, los cuales pueden ser aprovechados energéticamente.
          En un principio, los biocombustibles de primera generación eran producidos con biomasa oleaginosa; es decir, aquella proveniente de cultivos tales como caña de azúcar, maíz, remolacha, trigo y sorgo. La desventaja de esta materia prima es que, al provenir de cultivos destinados a la alimentación, su precio tiende a aumentar, debido a los mecanismos del mercado.
          Posteriormente, los combustibles de segunda generación fueron producidos a partir de materia lignocelulósica —residuos agrícolas y forestales compuestos, principalmente, por celulosa—. La ventaja de estos biocombustibles es que su materia prima es el residuo de la producción agrícola y no afectan ni compiten directamente con el mercado alimentario, por lo cual su precio no aumentaría demasiado; sin embargo, se sigue dependiendo de la producción agrícola y la explotación de las tierras de cultivo.
          La tercera generación de biocombustibles es la producida mediante microalgas; la cuarta se encuentra aún en fase teórica y busca enfocarse en la producción de biocombustibles a partir de bacterias genéticamente modificadas, las cuales utilizan CO2.

          Las microalgas han sido consideradas de una calidad conveniente para la producción de biocombustibles, debido a las ventajas de tener un mayor contenido de aceite, alta tasa de fotosíntesis, no entrar en competencia directa por tierras agrícolas y ser de fácil cultivo. De hecho, se estima que la productividad de biocombustibles provenientes de las microalgas llega a ser entre 20 y 80 veces superior a la derivada de maíz, soya o caña de azúcar.

Primero hay que comprender el proceso biológico de las microalgas, las cuales son organismos que viven en el agua, ya sea dulce, salada o, incluso, residual.
          El papel de las algas en la naturaleza es muy importante: gracias a la fotosíntesis, éstas son capaces de transformar la materia inorgánica en orgánica, a partir del Sol; proceso que se combina con el CO2 atmosférico y el agua, cuyo resultado es la producción de oxígeno liberado en la atmósfera, además de los azúcares que la microalga utiliza para producir diferentes sustancias como la celulosa —que conforma la estructura y aceites necesarios para la producción de biocombustibles—. Debido a su alta tasa de multiplicación, las algas son capaces de absorber y almacenar una gran cantidad de energía proveniente del Sol.

El cultivo de microalgas permite la creación de diversos productos para fines energéticos. Podemos afirmar que se está trabajando en la obtención de los siguientes productos:

  • Biodiesel: Ciertas microalgas, principalmente oleaginosas, como Chlorella, Nannochloropsis y Dunaliella, las cuales, con la finalidad de flotar y así captar mejor la luz solar, producen aceites que almacenan entre sus membranas,2 por lo que es posible extraer estos aceites y emplearlos como combustible en motores diésel. Es la aplicación que planea el mayor número de empresas del sector por su relativa sencillez y rendimiento.
  • Bioetanol: La producción de bioetanol a partir de microalgas y cianobacterias es un desarrollo tecnológico factible, ya que éstas muestran una mayor productividad que otros cultivos como caña de azúcar y maíz (ya consolidados como materia prima para la producción de bioetanol).4 El uso de cianobacterias tiene muchas ventajas al producir biocombustibles, debido a su rápido crecimiento y a su capacidad para crecer bajo varias condiciones, incluso en aguas residuales.

Las microalgas crecen de manera espontánea en ambientes acuáticos y húmedos, y son muy abundantes en la naturaleza; sin embargo, la producción de biocombustibles requiere llevar su cultivo a tierra firme para tenerlo controlado. Esto debido a diferentes causas: con ello se asegura la obtención de la variedad de microalga adecuada —ya que no todas las especies de microalgas cumplen con las características necesarias para la elaboración de biocombustibles—. De este modo se asegura la producción de un volumen de microalgas necesario para controlar el rendimiento y así optimizar el proceso de reproducción.

  • En estanques al aire libre (tanques rectangulares o raceway, los más utilizados a gran escala en acuicultura): es la forma más simple de cultivo. Se trata de piscinas descubiertas y expuestas al Sol, a las cuales se agregan los nutrientes necesarios para que las microalgas puedan reproducirse a un ritmo acelerado. Este es el modo más económico para su cultivo; sin embargo, es el menos eficiente.
  • Cultivo de tanques en invernadero: mediante esta técnica, los tanques de agua en los cuales se reproducen las microalgas están protegidos con un invernadero. Sus ventajas son: mejor control de la temperatura y pérdida muy reducida de agua; factores que favorecen la reproducción de las algas y, por tanto, ofrecen un mayor rendimiento.
  • Cultivo en fotobiorreactores: éstos son cerrados, para garantizar que el cultivo quede totalmente aislado del ambiente exterior. Están equipados con sistemas que facilitan el desarrollo de las microalgas; por ejemplo, cuentan con mecanismos de agitación, aireación, control del pH, intercambio del calor, adición de nutrientes que requieren las microalgas para su desarrollo y CO2. Los fotobiorreactores son dispositivos muy especializados, frecuentemente, diseñados para una especie concreta.

Las microalgas son una excelente materia prima para la producción de biocombustibles por sus enormes ventajas, en comparación con otras materias primas; sin embargo, su costo de producción es elevado, debido a que, durante el proceso de extracción de los nutrientes necesarios para la producción de biocombustibles, se dificulta atravesar la pared celular de la microalga, porque es muy rígida. Actualmente, se están investigando distintos métodos de extracción menos costosos.

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