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| Cultivo de microalgas del Estuario de Bahía Blanca: una fuente de aceites para biodiesel y productos de alto valor agregado |
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Cecilia Popovich La producción de biomasa microalgal ha cobrado relevancia mundial durante las últimas décadas debido a su factibilidad en sectores relacionados con la bioenergía, depuración de aguas residuales y obtención de productos de alto valor agregado. La composición de los lípidos, carbohidratos y proteínas en las microalgas es muy variable, y puede ser manipulada mediante la variación de parámetros ambientales y nutricionales durante el proceso de cultivo. Así, las especies denominadas "oleaginosas" tienen la capacidad de acumular, bajo determinadas condiciones de estrés, altos niveles de triglicéridos (TAGs), los cuales son la materia prima ideal para la elaboración de biodiesel por trans-esterificación. Sin embargo, para lograr una producción sustentable y sostenible de biomasa microalgal, y por ende de sus aceites, aún se requiere de investigaciones básicas y de nuevas tecnologías que permitan su desarrollo a escala industrial.
Las microalgas necesitan para crecer, básicamente, nutrientes, CO2, luz y agua. Muchas especies se caracterizan por poseer altos rangos de tolerancia a la temperatura, nutrientes y salinidad. En tal sentido, la utilización de aguas salobres y/o marinas se presenta como una estrategia para solventar grandes volúmenes de cultivo, evitando así el uso de agua dulce, un recurso limitante en varios lugares del mundo. Por otro lado, la selección de microalgas oleaginosas que presentan, además, la capacidad de sintetizar co-productos de alto valor agregado, es una medida inteligente para mejorar la rentabilidad del proceso. En este contexto, es imprescindible conocer las condiciones que promueven la síntesis de estas biomoléculas a escala de laboratorio, para luego poder evaluar la factibilidad del proceso bajo condiciones naturales. En este punto, la utilización de cepas nativas es aconsejable dado que las especies seleccionadas ya están adaptadas al ambiente y son capaces de resistir a los invasores locales. Además, existe un número importante de factores a considerar en la valoración de la producción de biomasa y aceites microalgales, tales como: técnicas de cosecha, extracción de los aceites, producción de biodiesel y tratamiento de los productos de alto valor agregado, entre otros. El Estuario de Bahía Blanca se presenta como una fuente natural de materia prima para el desarrollo de estas tecnologías. Los estudios realizados de la flora microalgal a lo largo de 20 años han demostrado la presencia de fenómenos recurrentes de gran producción de biomasa como también una gran diversidad biológica (Popovich, 2004). La comunidad microalgal se encuentra dominada por especies pertenecientes al grupo de las diatomeas (Fig. 1). Estos organismos unicelulares se caracterizan por almacenar TAGs en forma natural. Además, numerosas especies de diatomeas marinas producen altos niveles de diferentes ácidos grasos poliinsaturados, del grupo omega 3 y omega 6. En particular, estos organismos pueden sintetizar ácido eicosapentaenoico (EPA), un ácido graso poliinsaturado de 20 carbonos del grupo omega 3. Este compuesto de alto valor agregado es un ácido graso esencial para el desarrollo de organismos marinos y juega un rol importante en la salud humana, dado que nuestro organismo no posee enzimas capaces de sintetizarlo. Se ha demostrado que puede reducir la hipertrigliceridemia, la agregación plaquetaria y el colesterol y, por ende, puede colaborar en la prevención de enfermedades coronarias, arteriosclerosis e inflamación. La demanda anual mundial de EPA es aproximadamente de 300 toneladas, siendo los aceites de pescado la principal fuente comercial. Sin embargo, estos aceites se caracterizan por tener mal olor, inestabilidad oxidativa y altos costos de purificación. Además, los ésteres del EPA microalgal son más estables y, por lo tanto, representan una fuente potencialmente alternativa para el desarrollo de suplementos alimenticios. Considerando que el estudio de las energías renovables es una línea prioritaria a nivel mundial, y, teniendo en cuenta que sus aspectos son diversos y complejos, desde 2007 conformamos un grupo interdisciplinario consolidado, encabezado y coordinado por investigadores del LEBBAH (CERZOS-CONICET-UNS) y de la Universidad Nacional del Sur, en el cual participan investigadores de la Planta Piloto de Ingeniería Química (PLAPIQUI-CONICET-UNS) y del Instituto de Química del Sur (INQUISUR-CONICET-UNS). Esta vinculación nos ha permitido transitar desde la obtención de cultivos monoclonales de diatomeas, y otras microalgas, hasta la producción de biodiesel. Los cultivos realizados con especies de diatomeas aisladas del Estuario de Bahía Blanca han demostrado tener niveles importantes de TAGs ricos en ácidos monoinsaturados, los cuales son ideales para la producción de biodiesel, así como también de EPA, lo que incrementa la competitividad de este tipo de recurso (Popovich et al., 2012). Para ello, hemos trabajado a escala de laboratorio con técnicas de cultivos convencionales (Fig. 2) y con fotobiorreactores (Fig. 3), los cuales permiten maximizar la producción de la biomasa microalgal. Este último sistema de cultivo es generalmente adecuado para generar un producto de pureza apta para su procesado en la industria farmacéutica o alimentaria. En nuestro caso, está siendo optimizado para la producción de inóculos para mayores volúmenes de biomasa, como también para la producción de ácidos grasos poliinsaturados.
Además, estamos poniendo a punto cultivos en piletas tipo "raceway", las cuales son sistemas de bajo costo, sugeridas para la producción comercial de microalgas con fines bioenergéticos. Nuestro principal interés se encuentra en el desarrollo de estas tecnologías en el Estuario de Bahía Blanca, cuya zona interna presenta extensas planicies de marea (Fig. 4), aptas para emprendimientos de cultivos masivos. Por otro lado, un relevamiento realizado por investigadoras del CONICET y de la Universidad Nacional de Mar del Plata permitió determinar que Bahía Blanca es una de las ciudades argentinas que mayor cantidad de gases de efecto invernadero lanza a la atmósfera (Ferraro et al., 2013). El relevamiento abarcó las emisiones de dióxido de carbono (medidos en unidades de CO2 equivalente) en 15 asentamientos urbanos de más de 300.000 habitantes. Las autoras relacionaron las emisiones de CO2 principalmente con los consumos de combustible del sector industrial aledaño a la ciudad, el cual se concentra, en su mayoría, en el veril norte de la zona interna del estuario. Teniendo en cuenta que la incorporación de CO2 en los cultivos aumenta significativamente la biomasa microalgal, estamos evaluando la realización de ensayos bajo condiciones naturales, y en cercanías de una fuente de emisión de CO2, lo cual permitiría valorar la capacidad de los cultivos de mitigar los gases de efecto invernadero. Se espera que esta línea de trabajo permita consolidar conocimientos y tecnologías que contribuyan a la producción sustentable de biodiesel y co-productos de alto valor agregado, a partir de recursos naturales del Estuario de Bahía Blanca, con los consiguientes beneficios productivos y medioambientales para la región. Dentro de esta línea de investigación, también se realizan ensayos con cultivos de microalgas aisladas en distintos cuerpos de agua, organismos que, además de presentar un potencial importante para producir TAGs, tienen la capacidad de sintetizar co-productos de gran interés comercial para la industria farmacéutica como agentes antioxidantes. La Dra. Cecilia A. Popovich es docente de la UNS e investigadora del CERZOS (CONICET- UNS).
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