Microalgas, subministrador de gasolineres
2010/10/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
En la Unitat d'Energia d'Inasmet-Tecnalia es va abordar l'estudi de les microalgas per a analitzar si tot el que va començar a sentir sobre el potencial com a matèria primera dels biocombustibles era "insignificant". Així ho diu Amaya Arteche, investigadora de microalgas. Han passat tres anys des de llavors i actualment estan immersos en diversos projectes. Neiker-Tecnalia també ha investigat en l'últim any i mig les microalgas com a font d'energia.
A més dels centres tecnològics, nombroses grans empreses involucrades en temes de bioenergia, com Repsol, Aurantia, Abengoa i Acciona, han anunciat que estan realitzant recerques relacionades amb microalgas per a la generació de biocombustibles.
Dues notícies publicades recentment mostren l'interès de les empreses. D'una banda, la petroliera Repsol ha anunciat l'adquisició del 20% de l'empresa AlgaEnergy. L'empresa creada en 2007 manté diverses patents i convenis de col·laboració amb el CSIC i diverses universitats espanyoles en matèria de microalgas. D'altra banda, Iberdrola lidera el projecte denominat VIDA. El projecte té entre els seus objectius el desenvolupament de noves tecnologies per a l'accés a l'energia a partir de microalgas i es prolongarà fins a 2013. A més d'Iberdrola, participen altres 15 empreses i 25 centres tecnològics, entre ells Neiker-Tecnalia.
Els procedents de microalgas es consideren biocombustibles de segona generació. Les diferències respecte als biocombustibles que més han augmentat fins al moment, a partir de les llavors de les plantes són molt diverses. No es destinen matèries primeres alimentoses a la generació d'energia, no s'utilitza sòl agrícola, no és necessari utilitzar aigua de reg, ja que es poden utilitzar algues que creixen en aigües residuals o salades, es podrien utilitzar com a font de CO 2 els fums emesos per diverses indústries, etc. A més, la fertilitat de les microalgas és molt major per unitat de superfície que la major part de les plantes terrestres que creixen per a produir biocombustibles. Per exemple, una hectàrea de colza aporta 1.500 litres d'oli i una hectàrea de palmeres 6.000. Així, les microalgas poden aportar entre 20.000 i 80.000 litres d'oli per hectàrea.
A la vista d'aquests avantatges, des de fa quatre o cinc anys "la demanda de les entitats energètiques ha crescut molt ràpidament i en molt poc temps han començat a treballar un munt de grups, amb un munt d'espècies, amb molts sistemes de creixement, en moltes regions climàtiques, etc.", explica Sonia Castañón, cap del Departament de Biotecnologia de Neiker-Tecnalia.
Un exemple de la velocitat de les recerques i la pretensió de demostrar que els resultats són bons ha estat la demostració que es va dur a terme al juny a Berlín: per primera vegada un avió va utilitzar combustible procedent d'algues com a combustible. No obstant això, els investigadors ho tenen clar: la ignorància encara és molt gran.
Matèries primeres combustibles diverses
En general, es poden produir tres tipus de combustibles a partir de microalgas: biomassa de combustió, bioetanol i biodièsel. Aquests organismes monocel·lulars són utilitzats com a petites fàbriques que produeixen matèries primeres per a convertir-los en biocombustibles. Com les plantes són éssers vius fotosintetitzadors, absorbeixen CO 2 amb energia lumínica i converteixen el carboni en biomassa, sucres o lípids.
En el cas de la biomassa, el combustible són les mateixes algues conreades: l'energia s'obté cremant les algues conreades. Els sucres i els lípids han de ser modificats. La producció de bioetanol a partir de sucre es realitza mitjançant un procés de fermentació i, dels lípids, mitjançant processos industrials denominats biodièsel, esterificació i transesterificación.
Tots aquests processos industrials de generació de combustibles són ja coneguts. En definitiva, les microalgas segueixen les mateixes metodologies que s'utilitzen anteriorment amb les plantes.
Necessitat de millora en els processos de creixement
Quant a les condicions de creixement i les matèries primeres que poden extreure's d'elles, "les microalgas són perfectes per a produir biocombustibles", afirma Arteche. "Teòricament perfectes. Però hi ha molt a millorar en aquests processos", ha afegit.
"Seria una ximpleria, per exemple, malbaratar més energia que la que proporcionaran les algues com a font d'energia en el creixement i processament de les algues, o gastar més que els diners que obtindràs en el procés de generació de combustible", ha assenyalat Arteche.
En altres mercats on s'extreuen productes de microalgas, com la farmàcia o la cosmètica, la situació és molt diferent. Es tracta de mercats d'alt valor afegit pel que els cultius d'algues que treballen per a ells poden fer front a alts costos de producció i processament. "En el cas del biodièsel els beneficis són molt menors. Per tant, cal retallar molt les despeses", explica Arteche.
En el cas del biodièsel, per exemple, cal triar espècies de microalgas riques en lípids i saber quin tipus d'aigua i quines condicions necessita per a créixer. A més, és necessari conèixer molt bé el cicle de vida i el metabolisme de les algues per a saber quan és el moment més adequat per a la collita. Com a éssers vius, són les fases del cicle en les quals més lípids tenen.
Quant a la collita, hi ha molt a millorar quant a la separació de l'alga de l'aigua. "En el líquid que es recull en el viver, les algues només omplen entre un 2 i un 5%", ha precisat Arteche. La resta és aigua. La via més eficient per a dur a terme aquest treball és l'ús de centrifugadores, que consumeixen molta energia. No obstant això, en els últims temps s'està incrementant l'eficiència de les centrifugadores i s'estan produint reduccions significatives en els consums.
Una vegada separada la biomassa de l'aigua, les pròpies algues han de ser processades. La producció de biodièsel requereix l'extracció de lípids. Mitjançant mètodes mecànics, les microalgas s'alimenten de mètodes químics, com a dissolvents, o d'una combinació de tots dos mètodes.
Una vegada extret, cal tenir en compte el tipus d'oli obtingut. Igual que els olis que proporcionen les llavors de gira-sol i les de colza, són diferents els que proporcionen les diferents espècies d'algues. Per tant, és necessari caracteritzar-los i veure si és necessari afegir additius per a obtenir biocombustibles homologats posteriorment.
A partir d'aquí, convertir l'oli en biodièsel és més conegut, més universal. "Té dificultats, però és una mica més estandarditzat", diu Arteche. Per això, en els centres de recerca bascos s'està treballant a millorar i optimitzar els passos fins a la collita.
Què investigar
El primer treball que han de realitzar els centres de recerca és triar quins aspectes de millora abordar. En Inasmet-Tecnalia, per exemple, es va dur a terme un primer estudi per a conèixer la situació del mercat i de les tecnologies. També es va analitzar quina fase de la producció d'algues tenia major necessitat de millora.
Ara col·laboren amb empreses productores de biocombustibles. Una vegada triada l'espècie més convenient per a cada projecte, han trigat "diversos mesos" a conèixer l'alga, segons ha explicat Arteche, per a saber quin metabolisme té, com creix, com es reprodueix, quan convé collir, etc. Per a això, han dissenyat un fotobioreactor o viver de 40-50 litres per a cadascun d'ells, amb l'objectiu de recopilar de manera contínua dades sobre el creixement, com a temperatura, pH de l'aigua, concentracions d'oxigen i CO 2, etc.
En les recerques que s'estan duent a terme s'estan estudiant processos de separació entre algues i aigua, entre altres: "Centrifugació, micro-ultrafiltració, tractaments habituals en plantes depuradores (floculació i flotació)... Estem provant diferents mètodes de diferenciació i veient de quina qualitat donen els uns i els altres", ha precisat. Així mateix, s'estan preparant i optimitzant sistemes d'extracció d'oli d'algues. "Aquest oli extret estaria llest per a ser sotmès a un procés de biocarburant", explica Arteche.
Des del Departament de Biotecnologia de Neiker-Tecnalia s'han enfocat les recerques per altres vies. En lloc de tractar de millorar els processos de creixement i distribució, s'està treballant en la selecció d'espècies i ceps d'algues que "poden donar els millors resultats per a un determinat ús".
També compten amb una col·lecció d'espècies d'unes 30 espècies. "Comencem la col·lecció amb les espècies que necessitàvem per a començar a investigar, i ara anem afegint les que necessitem en els projectes que ens sorgeixen, o les que aquí i allà recollim en la nostra activitat", diu Castañón.
D'altra banda, per a rendibilitzar la producció de microalgas destinades a la producció de biocombustibles, busquen alguna cosa que aporti valor afegit a les algues. És a dir, una vegada extrets els components d'interès per a la producció de biocombustibles, "busquen molècules que puguin ser d'interès per a altres finalitats", explica Castañón, en la biomassa romanent: àcids grassos essencials, pigments, molècules antioxidants, inmunoestimultantes, etc.
La transformació genètica, una alternativa
Una altra manera de rendibilitzar la producció de microalgas és generar més lípids. Aquest és l'objectiu d'una altra línia de recerca en marxa per Neiker-Tecnalia, basada en l'enginyeria genètica. És a dir, estan investigant les transformacions gèniques que afecten els enzims de la senda metabòlica que sintetitza els lípids. La base és introduir algun altre gen en els gens que produeixen aquests enzims perquè s'expressin de manera exagerada.
Per a això s'està utilitzant el bacteri Agrobacterium tumefaciens. El bacteri les introdueix espontàniament en les plantes que infecta alguns dels seus fragments genómicos. De fet, en aquests petits trossos té gens per a accelerar el creixement de les plantes i produir substàncies nutritives per al bacteri. Doncs bé, introduint en el seu lloc gens que regulen la síntesi de lípids, els investigadors pretenen aconseguir que les microalgas produeixin més lípids.
Veient que hi ha tantes recerques, vies de recerca, aspectes de millora i camps d'estudi, no sembla difícil, segons Arteche, que en el camp dels biocombustibles "arribin a ser matèries primeres prometedores. Creiem que arribaran a competir amb els combustibles fòssils. Però encara no. Ara com ara, sembla que l'única manera de rendibilitzar tot aquest procés és extreure molècules diferents de les microalgas. Els costos són alts, són moltes les àrees de millora i cal adaptar, adaptar i optimitzar tota la xarxa".
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
