{"id":128012,"date":"2009-11-03T04:28:00","date_gmt":"2009-11-03T04:28:00","guid":{"rendered":"http:\/\/weblogs.madrimasd.org\/\/renovables_medioambiente\/archive\/2009\/11\/03\/128012.aspx"},"modified":"2018-05-07T21:19:43","modified_gmt":"2018-05-07T19:19:43","slug":"microalgas-estado-del-arte-3-sistemas-de-cultivo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/2009\/11\/03\/128012","title":{"rendered":"Microalgas, estado del arte (3.- Sistemas de cultivo)"},"content":{"rendered":"

A diferencia de los cultivos terrestres, las microalgas crecen extremadamente r\u00e1pido, ya que com\u00fanmente pueden doblar su biomasa dentro de las primeras 24h. Los tiempos de duplicaci\u00f3n en la \u00abetapa exponencial de crecimiento\u00bb es de 3,5h aproximadamente. Dependiendo de la especie, las microalgas producen diferentes tipos de l\u00edpidos, hidrocarburos y otro tipo de mol\u00e9culas complejas.<\/span><\/p>\n

Los m\u00e9todos utilizados para la producci\u00f3n de microalgas a gran escala son los sistemas abiertos de \u00abraceway ponds\u00bb y cerrados o \u00abfotobioreactores\u00bb. Veamos en qu\u00e9 consiste cada uno.<\/span><\/p>\n

Raceway ponds:<\/strong> <\/span><\/p>\n

Sobre este tipo de tecnolog\u00eda se ha experimentado desde 1950 y existe una extensa experiencia en su ingenier\u00eda. Las mayores instalaciones de producci\u00f3n de biomasa basadas en este m\u00e9todo, ocupan \u00e1reas de unos 440.000 m2 (Spolaore et al., 2006<\/span>). <\/span><\/p>\n

Los sistemas raceway constan de un circuito de bucles y canales por donde circula el cultivo y mezclado mediante una rueda de paletas (paddlewheel) que homogeniza los nutrientes y los microorganismos. El flujo es guiado alrededor del sistema de bucles por deflectores (baffles) dispuestos en los canales. El material del que son construidos suele ser hormig\u00f3n o tierra compactada y recubiertos con pl\u00e1stico blanco que mejora la captaci\u00f3n luminosa por parte del alga.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/span>Durante el d\u00eda, el cultivo es alimentado de manera continua por la parte inicial, donde la rueda de paletas comienza a generar el flujo. La retirada de desechos y microorganismos se lleva a cabo al final del recorrido por la parte trasera de la rueda. El sistema de rueda que genera el movimiento posee un tiempo de operaci\u00f3n de 24h, para evitar de esta manera la sedimentaci\u00f3n del cultivo. <\/span><\/p>\n

El enfriamiento del sistema se logra simplemente por evaporaci\u00f3n, siendo este aspecto una de las ventajas que posee sobre otras tecnolog\u00edas, aunque la perdida de agua puede llegar a ser muy significativa. Debido al intercambio gaseoso que realizan este tipo de sistemas con la atm\u00f3sfera, el uso de di\u00f3xido de carbono es mucho menos eficiente que en el caso de fotobioreactores.<\/span><\/p>\n

La productividad se ve afectada por la contaminaci\u00f3n de otras especies de algas no deseadas o de microorganismos que se desarrollan con nuestra alga en cuesti\u00f3n. De forma general, la concentraci\u00f3n de biomasa en sistemas abiertos permanecen a niveles bajos debido a que el cultivo est\u00e1 pobremente mezclado y los haces luminosos no pueden acceder a la \u00abzona \u00f3pticamente oscura\u00bb.<\/span><\/p>\n

La generaci\u00f3n de biomasa a partir de microalgas y la extracci\u00f3n de aceite para la producci\u00f3n de biodiesel ha sido estudiado y evaluado de manera muy extensa en los sistemas abiertos raceway ponds. Los Raceways son sistemas menos caros que los fotobioreactores debido a su menor coste de construcci\u00f3n y operaci\u00f3n, aunque la producci\u00f3n de biomasa tambi\u00e9n es menor.<\/span><\/p>\n

Fotobioreactores:<\/span><\/strong><\/p>\n

A diferencia de los sistemas abiertos, los fotobioreactores permite el cultivo de una \u00fanica especie de microalga durante un tiempo prolongado. Son id\u00f3neos para producir una gran cantidad de biomasa algar.<\/span><\/p>\n

Los fotobioreactores tubulares consisten en una serie de tubos transparentes consecutivos, normalmente fabricados de pl\u00e1stico o vidrio. Es sobre estos tubos donde<\/span> a luz incidir\u00e1 sobre las microalgas para la realizaci\u00f3n de la fotos\u00edntesis. Generalmente poseen un di\u00e1metro limitante de unos 0,1m o menos, debido a que un mayor rango impedir\u00eda la entrada de luz a las zonas profundas ya que es necesario que la densidad del cultivo sea muy elevada para conseguir un alto rendimiento de biomasa. El colector solar o tubos son orientados para maximizar la captura de luz solar. De forma habitual, la disposici\u00f3n de los tubos solares est\u00e1n colocados en paralelo y colocados sobre el suelo.<\/span><\/p>\n

Otro sistema de organizar los tubos solares es de forma horizontal, paralelos unos a otros en forma de valla, para lograr de esta manera un aumento del n\u00famero de tubos activos para un \u00e1rea determinada. Adem\u00e1s la orientaci\u00f3n siempre ser\u00e1 Norte-Sur.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

La superficie del suelo es a menudo pintado de color blanco o recubierto de pl\u00e1stico para incrementar la reflectancia o albedo, aumentando de esta manera la cantidad de luz recibida por los tubos. Existen otras variantes de fotobioreactores (Molina Grima et al., 1999; Tredici, 1999; Pulz, 2001; Carvalho et al., 2006<\/span>), pero no son los que normalmente se usan.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

La iluminaci\u00f3n artificial de los fotobioreactores es una t\u00e9cnica existente, pero demasiado caro en comparaci\u00f3n con la luz natural. Sin embargo se ha estado usando para la producci\u00f3n a gran escala de biomasa, particularmente en el caso de productos de alto valor a\u00f1adido.<\/span><\/p>\n

La sedimentaci\u00f3n de la biomasa en los tubos se previene mediante el mantenimiento de un flujo turbulento elevado. El flujo ser\u00e1 producido por una bomba mec\u00e1nica (de f\u00e1cil dise\u00f1o y operaci\u00f3n, aunque puede producir da\u00f1os en la biomasa) o por bomba de burbujas (de menor flexibilidad y requerimiento de una fuente de aire).<\/span><\/p>\n

La fotos\u00edntesis genera ox\u00edgeno, por lo que a altos niveles de irradiancia se pueden lograr concentraciones mayores de 10g O2\/m3, pudiendo llegar a inhibir el proceso fotosint\u00e9tico (retroalimentaci\u00f3n negativa). Adem\u00e1s, en estas condiciones, el exceso de ox\u00edgeno y luz solar pueden producir da\u00f1os por fotoxidaci\u00f3n de las c\u00e9lulas. Para prevenir estos factores, los niveles m\u00e1ximos de tolerancia del ox\u00edgeno disuelto no deben sobrepasar el 400% del valor de aire saturado. El ox\u00edgeno no puede ser eliminado del interior de los tubos del fotobioreactor. Este hecho limita la distancia de recorrido del cultivo ya que debe ser peri\u00f3dicamente enviado a la zona de desgasificaci\u00f3n, donde el ox\u00edgeno ser\u00e1 secuestrado mediante una corriente de burbujas de aire. De forma general, un tubo no deber\u00eda exceder los 80 m de recorrido, aunque la distancia exacta depende de varios factores incluyendo la concentraci\u00f3n de la biomasa, la intensidad luminosa, el flujo y la concentraci\u00f3n de ox\u00edgeno en la entrada del tubo.<\/span><\/p>\n

Durante el recorrido del cultivo a trav\u00e9s de los tubos, el pH se ver\u00e1 incrementado por la consumici\u00f3n de di\u00f3xido de carbono, por lo que se deber\u00e1 regular la entrada del gas tanto en la zona del desgasificador como en otros puntos a lo largo del tubo, con el fin de prevenir la limitaci\u00f3n de carbono y un aumento excesivo del pH.<\/span><\/p>\n

Los fotobioreactores precisan de un enfriamiento durante las horas de luz, adem\u00e1s de que en la noche tambi\u00e9n es necesario un cierto control de la temperatura. Por ejemplo, la p\u00e9rdida de biomasa producida por la noche puede ser reducida mediante la disminuci\u00f3n de la temperatura durante estas horas. Los m\u00e9todos m\u00e1s usados para producir el enfriamiento del cultivo ser\u00edan el uso de intercambiadores de calor localizados en el desgasificador, uso de agua pulverizada directamente sobre los tubos.<\/span> <\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

A diferencia de los cultivos terrestres, las microalgas crecen extremadamente r\u00e1pido, ya que com\u00fanmente pueden doblar su biomasa dentro de las primeras 24h. Los tiempos de duplicaci\u00f3n en la \u00abetapa exponencial de crecimiento\u00bb es de 3,5h aproximadamente. Dependiendo de la especie, las microalgas producen diferentes tipos de l\u00edpidos, hidrocarburos y otro tipo de mol\u00e9culas complejas. Los m\u00e9todos utilizados para la producci\u00f3n de microalgas a gran escala son los sistemas abiertos de \u00abraceway ponds\u00bb y cerrados o \u00abfotobioreactores\u00bb. Veamos en qu\u00e9 consiste cada uno. Raceway ponds: Sobre este tipo de tecnolog\u00eda se ha experimentado desde 1950 y existe una extensa experiencia\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":128,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[662,754],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/128012"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/128"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=128012"}],"version-history":[{"count":14,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/128012\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":131619,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/128012\/revisions\/131619"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=128012"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=128012"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/bio_idi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=128012"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}