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MICROALGAS para limpiar y luego mover el mundo

Microalgas como Chlorella sp, abundantes en el Caribe, prometen convertirse en el eslabón de una nueva economía. Pueden ser usadas para atrapar CO2 o limpiar contaminantes del agua, pero al mismo tiempo constituyen una rica fuente de biocombustibles. En Uninorte ya apuestan por su cultivo.

¿Puede imaginar una máquina alimentada con luz solar —y por lo tanto a salvo de las costosas cuentas de la empresa de energía— capaz de captar CO2 para ayudar a mitigar el calentamiento global y que de paso genere biocombustibles para alimentar carros o industrias? Pues bien, esa máquina ya existe. Basta con meter un recipiente al mar Caribe o alguna laguna para tener millones de ellas entre los dedos. Se llaman microalgas.

En 2008 el grupo de investigación de Uninorte Biotecnología y Uso Racional de la Energía y Preservación del Medio Ambiente (UREMA) decidió sumarse a una larga tradición científica que desde el siglo XIX ha visto en las algas microscópicas un enorme potencial. Y aunque aún no sabemos muy bien cómo convertirlas en las socias ideales para transformar el planeta, cada nuevo paso cuenta.

Durante la Segunda Guerra Mundial, por ejemplo, los alemanes pensaron en ellas como una fuente de complemento alimenticio. En las últimas décadas muchos grupos alrededor del mundo las han usado en bioremedicación para atrapar contaminantes en el agua. Ya son una promesa de producción de biocombustibles y, con la amenaza del calentamiento global, muchos ven en ellas la oportunidad de usarlas para atrapar CO2, uno de los gases responsables del calentamiento global. Por donde se les mire, las microalgas son máquinas vivientes que podrían solucionar muchos de nuestros problemas.

Antonio José Bula, ingeniero mecánico y director de UREMA, recuerda que hacia 2008 junto a otros investigadores de Uninorte, se interesaron por el potencial de bioremediación que se les atribuye a las microalgas. Pero rápidamente entendieron que el reto para una región como el Caribe colombiano, era aprender a sacar provecho energético de ellas. Una simple cifra habla muy claro de su poder: una superficie de una hectárea con microalgas puede producir, al año, el equivalente a 136 900 litros de aceite; mientras una hectárea de cultivo de soja dedicada a biocombustibles produciría apenas 446 litros, una de maíz alrededor de 172 litros y la palma africana se acercaría a 5950 litros.

Por: Pablo Correa Torres
Periodista
pablocorreatorres@gmail.com

Una superficie de una hectárea con microalgas puede producir, al año, el equivalente a 136.900 litros de aceite; mientras una hectárea de cultivo de soja dedicada a biocombustibles produciría apenas 446 litros"

 

En el laboratorio se analizan las algas microscópicas.

 

Cepario (colección de microrganismos) de microalgas.

 

Comprobación en el microscopio.

 

Captura de microalgas en el cuerpo de agua.

 

Ensayo de floculación, un proceso químico que sirve para separar las microalgas del agua.

 

Registro de condiciones de la captura.

¿Por qué, si su potencial energético está tan claro, no tenemos microalgas nadando por todas partes a nuestro alrededor, como grandes baterías vivientes? La palabra clave resulta extraña para la mayoría de personas, pero para los científicos que trabajan en esta área es de lo más común: floculación.

Las algas, como las plantas, necesitan el espacio suficiente para captar luz solar; entonces, casi no se aglutinan porque perderían eficiencia para esa vital tarea. Eso, perfectamente normal para ellas, constituye una de las principales barreras a la hora de aprovecharlas. Si uno quiere extraerlas de un tanque para secarlas y comenzar su aprovechamiento como biocombustibles, significa que debe gastar casi tanta energía como la que producirán haciendo que la ecuación económica y ambiental no tenga mucho sentido. Si en un litro de agua hay 5 gramos de microalgas, evaporar ese litro de agua demanda cerca de 2256,5 kJ (kilojulios). Siguiendo estas matemáticas: obtener un kilogramo de alga seca exigiría unos 56 500 kJ.

Leonardo di Mare, ahora egresado del doctorado en Ingeniería Mecánica de Uninorte, decidió sumergirse en este problema. “En los últimos años se ha llegado a la conclusión de que la forma más eficaz para reducir los costos energéticos asociados a la separación de las microalgas es el empleo de procedimientos como la floculación. Este método consiste en aglomerar las células, decantarlas del grueso del volumen de agua y, gracias a que aumenta el tamaño de las unidades separadas, reducir la energía a emplear para concentrar más el caldo resultante”.

Tras probar con distintos métodos, como electrofloculación, adición de hidróxido de sodio, adición de otra cepa de alga, adición de floculante y adición de coagulante, Di Mare finalmente demostró que el camino más eficiente para lograr la floculación podía ser el de adición de coagulante.

Para el profesor Bula con este avance se abrió la posibilidad de dar un salto real de experimentos de laboratorio a problemas de la vida real y pensar en todo un ciclo de aprovechamiento de las microalgas. Con el conocimiento previo sobre cultivos de algas, sumado a la experiencia en bioremediación, el grupo ahora trabaja en descubrir el mejor camino para “alimentar” las algas con el dióxido de carbono que emiten las industrias;, por ejemplo, las cementeras, que usan hornos que producen toneladas de este gas de efecto invernadero responsable del calentamiento global.

“Si pasamos los gases con alto contenido de carbón que produce una de estas industrias a través de una piscina con algas, ellas los pueden retener y así disminuir la huella de carbono”, explica Bula. Un solo horno en una industria cementera puede producir hasta 5000 toneladas de CO2 al día. De esta manera las microalgas se convierten en un filtro capaz de capturar el CO2.

En los últimos años se ha llegado a la conclusión de que la forma más eficaz para reducir los costos energéticos asociados a la separación de las microalgas es el empleo de procedimientos como la floculación.


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Luego, gracias a los procesos de floculación, los investigadores pueden hacer que las algas floten juntas o se vayan al fondo de la piscina, según sea la necesidad en cada caso, para “cosecharlas” con más facilidad. “Lo siguiente que puedes hacer con todas esas microalgas recolectadas es someterlas a un proceso de bioconversión”, explica el investigador, es decir, transformarlas en carbón vegetal. De hecho, todo el ciclo desde la creación de las piscinas hasta la producción de carbón vegetal, pasando por la captura de CO2, comenzará a ser probado en un piloto en una empresa barranquillera este año.

Como lo apuntó Leonardo en su tesis doctoral, “la región Caribe colombiana parece especialmente apropiada para adelantar este cultivo por sus condiciones climáticas, económicas y sociales”. En cuanto a las primeras, señaló que la estabilidad de la temperatura ambiente (que reduce la necesidad de controlar la temperatura de los reactores), y la abundante y casi permanente radiación solar (que disminuye la necesidad de invertir energía en iluminación) permiten esperar bajos costos energéticos de cultivo.

Jornada de captura en el Lago del Cisne, Puerto Colombia, Atlántico.

“Las mayores centrales térmicas del país y varios hornos de procesamiento mineral se encuentran emplazados en la región; de forma que hay empresas con grandes emisiones de CO2 que, eventualmente, podrían interesarse en mitigarlas; esto permitiría encontrar ubicaciones convenientes para el cultivo con un suministro energéticamente económico de dióxido de carbono”, agregó con relación a las condiciones económicas.

En lo que respecta a las condiciones sociales, la región cuenta con universidades que están formando profesionales críticos para entender estos procesos: microbiología, biología, e ingenierías química, mecánica, industrial y agroindustrial. El objetivo último de todo este trabajo lo resumió muy bien Di Mare en alguna ocasión: crear una nueva economía. “En el fondo es tratar de llegar a una economía cíclica, en donde el recurso genere un desecho que a su vez se convierta en recurso”, según sus propias palabras.

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