Archivo de noviembre, 2015

Spirulina y otras cianobacterias como fuente de energía

Lara Mendez,  Cristina Gonzalez-Fernandez (IMDEA Energía):

Las cianobacterias o algas verde-azules son microorganismos procariotas fotosintéticos. Esto quiere decir que, al igual que las plantas, tienen la capacidad de utilizar el oxígeno y luz ambiental para transformarlos en energía que emplearan para su desarrollo. Dentro de las cianobacterias existe gran diversidad  morfológica, pudiendo encontrarse de forma unicelular así como formando colonias o filamentos.

Una especie concreta de cianobacteria a la que se ha prestado especial atención en los últimos años por sus múltiples propiedades, es el género Spirulina (Arthrospira). Esta cianobacteria posee multitud de beneficios como fuente de proteínas, pigmentos y otros productos de valor añadido, así como potenciales aplicaciones en el sector energético.

Además, el cultivo de cianobacterias implica consumo  de CO2 (gas de efecto invernadero) para la realización de la fotosíntesis y su desarrollo metabólico. Este hecho es de particular relevancia puesto que el empleo de este tipo de procesos biotecnológicos supone una disminución en las emisiones de este gas y por tanto una mejora de las condiciones medioambientales.

Actualmente, uno de los focos de investigación en el sector de las energías renovables es el estudio y desarrollo de nuevas materia primas para la producción sostenible de biocombustibles. En este contexto, la producción de biogás a partir de biomasa de algas es  un campo muy prometedor dado que se trata de un proceso en el cual no es necesario un tratamiento exhaustivo de la materia prima. Más concretamente, se evitan las etapas de secado de la biomasa y la extracción de lípidos o carbohidratos como es el caso de la producción de biodiesel y bioetanol, respectivamente.

En el proceso de digestión anaerobia, toda la materia orgánica (carbohidrato, proteína y lípido) es susceptible de ser degradado por los microorganismos anaerobios y convertido en biogás. En el caso de microalgas verdes (eucariotas), uno de los mayores inconvenientes para una producción eficiente de biogás es la pared celular de esta biomasa. La pared celular constituye una barrera natural at ataque de predadores y que por tanto también dificulta su degradación anaerobia.

Para optimizar su degradación anaerobia, las microalgas deben ser pre-tratadas previamente a la digestión para así favorecer la etapa de hidrólisis. De este modo, el uso de la biomasa algal con fines energéticos se ve encarecido pro esta etapa de pretratamiento. Como peculiaridad, las cianobacterias no tienen una pared celular tan robusta como las microalgas, lo cual las convierte en un sustrato más fácilmente biodegradable que las microalgas verdes (Lara Mendez, Ahmed Mahdy, Mercedes Ballesteros, Cristina González-Fernández. Chlorellavulgaris  vs cyanobacterial biomasses: Comparison in terms of biomass productivity and biogas yield. Energy Conversion and Management)

Todos estos factores convierten al cultivo de la cianobacteria Spirulina y su posterior uso en la digestión anaerobia, en una prometedora alternativa a las fuentes energéticas actualmente en uso. De hecho, el cultivo de esta biomasa podría realizarse en agua residual (Giorgos Markou,Iordanis Chatzipavlidis,Dimitris Georgakakis. Cultivation of Arthrospira (Spirulina) platensisin olive-oil mill waste water treated with sodium hypochlorite. Bioresource Technology 112 (2012) 234–241)  y de este modo acoplar la producción de una forma energética como el biogás a la bioremediación de aguas residuales.  Por todas estas ventajas, el cultivo de cianobacterias para el sector de los energético y medioambiental interesa tanto a centros de investigación como a empresas de nueva creación.

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Introducción a la espirulina: Historia, aplicaciones y sistemas de cultivo

Fernando Gómez Hermoso (Gestor de proyectos de I+D, CIB-CSIC)

La cianobacteria coloquialmente conocida como ESPIRULINA (Arthrospira), es un microorganismo filamentoso que posee un gran interés en el campo de la biotecnología, debido a que se cultiva en muchos lugares del mundo por su alto valor nutricional. (FAO: A review on culture, production and use of spirulina as food for humans and feeds for domestic animals and fish).

Este valor nutritivo se debe principalmente a su alto contenido en proteína (aproximadamente un 60-70% de su peso seco) y a la presencia de un tipo especial de lípido, el ácido gammalinolénico (GLA) (Ciferri y Tiboni, 1985; Henrikson, 1989).

La espirulina contiene también varios  pigmentos que actúan como antioxidantes, como la ficocianina (20%), clorofila-A y otros como mixoxantofila y zeaxantina. Además presenta un contenido relativamente alto de vitaminas, como las provitaminas-A (principalmente β-caroteno), vitamina C, vitamina E y minerales (hierro, calcio, cromo, cobre, magnesio, manganeso, fósforo, potasio, sodio y zinc).

Todas estas propiedades implican que la espirulina pueda ser utilizada en diversas aplicaciones,  como por ejemplo para la producción de complementos alimenticios animales, o también para la obtención de productos de alto valor añadido dirigidos a los sectores nutracéutico, cosmético y farmacéutico.

Por otra parte, este microorganismo también encuentra aplicación en las tecnologías relacionadas con el medio ambiente y la energía (Pulz y Scheibenbogen, 1998). La espirulina es potencialmente una microalga capaz de producir biomasa y contribuir así como fuente de energía renovable, lo que podría ayudar a disminuir los efectos del calentamiento global del planeta. Pero también puede ser utilizada para la depuración de aguas contaminadas, captación y uso de CO2 o para la producción de biofertilizantes y bioplásticos.

Estos hechos hacen que la espirulina constituya uno de los más atractivos modelos de factoría celular fotobiológica para su estudio y mejora en estos momentos, ya que puede producir una gran cantidad de biocompuestos de una forma barata a través del CO2 atmosférico y la luz solar.

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Curso “Biotecnología de microalgas: Aplicaciones industriales”

El próximo 26 de noviembre realizaremos en las instalaciones del CIB-CSIC el curso “Biotecnología de microalgas: Aplicaciones industriales”. En él participarán investigadores de diferentes centros y universidades, además de empresas y plataformas tecnológicas especializadas en el sector de las microalgas.

El curso está dirigido a estudiantes y profesionales del sector de la biotecnología de microalgas, y sus aplicaciones en las áreas de acuicultura, nutracéutica, farmacéutica, medioambiente y bioenergía, donde se expondrán cuestiones generales a nivel científico, así como identificar los casos de éxito más relevantes a nivel nacional.

El programa consta de una SESIÓN CIENTÍFICA donde se abordarán cuestiones relacionadas con la biología de algas, a nivel microbiológico y bioquímico (diversidad, estructura celular, propiedades fisiológicas, metabolismo, etc.), además de conocer cuáles son las aplicaciones biotecnológicas más habituales y su uso potencial en el mercado.

En la sesión de APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS se expondrán casos prácticos de iniciativas enfocadas a la obtención de productos de alto valor añadido, sistemas de cultivo, biorremediación de aguas, captura y uso de CO2 residual, acuicultura y valorización energética de biomasa (biocarburantes o biogás)

Finalmente se realizará una MESA REDONDA donde debatiremos sobre el “mercado actual de las microalgas y sus expectativas a medio-largo plazo”. Para ello contaremos con responsables de empresas, centros de investigación públicos y privados, universidades y plataformas tecnológicas del sector de la biotecnología, bioenergía y bioquímica.

El curso se enmarca dentro de los objetivos del programa “INSPIRA1-CM”, financiado por la Comunidad de Madrid,  que  tiene como objetivo principal el desarrollo de herramientas biotecnológicas para la mejora genética de la cianobacteria espirulina (Arthrospira Platensis), que  permitirá optimizar la producción de biomasa y su posterior uso en diferentes aplicaciones industriales.

Más información:

http://inspira-cm.org/CURSOS-Y-WORKSHOPS/

Tríptico

 

 

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