Microalgas, subministrador de gasolineiras
2010/10/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Na Unidade de Enerxía de Inasmet-Tecnalia abordouse o estudo das microalgas paira analizar si todo o que empezou a ouvir sobre o potencial como materia prima dos biocombustibles era "insignificante". Así o di Amaya Arteche, investigadora de microalgas. Pasaron tres anos desde entón e actualmente están inmersos en varios proxectos. Neiker-Tecnalia tamén investigou no último ano e medio as microalgas como fonte de enerxía.
Ademais dos centros tecnolóxicos, numerosas grandes empresas involucradas en temas de bioenergía, como Repsol, Aurantia, Abengoa e Acciona, anunciaron que están a realizar investigacións relacionadas con microalgas paira a xeración de biocombustibles.
Dúas noticias publicadas recentemente mostran o interese das empresas. Por unha banda, a petroleira Repsol anunciou a adquisición do 20% da empresa AlgaEnergy. A empresa creada en 2007 mantén diversas patentes e convenios de colaboración co CSIC e varias universidades españolas en materia de microalgas. Doutra banda, Iberdrola lidera o proxecto denominado VIDA. O proxecto ten entre os seus obxectivos o desenvolvemento de novas tecnoloxías paira o acceso á enerxía a partir de microalgas e prolongarase até 2013. Ademais de Iberdrola, participan outras 15 empresas e 25 centros tecnolóxicos, entre eles Neiker-Tecnalia.
Os procedentes de microalgas considéranse biocombustibles de segunda xeración. As diferenzas con respecto aos biocombustibles que máis aumentaron até o momento, a partir das sementes das plantas son moi diversas. Non se destinan materias primas alimenticias á xeración de enerxía, non se utiliza chan agrícola, non é necesario utilizar auga de rega, xa que se poden utilizar algas que crecen en augas residuais ou salgadas, poderíanse utilizar como fonte de CO 2 os fumes emitidos por diversas industrias, etc. Ademais, a fertilidade das microalgas é moito maior por unidade de superficie que a maior parte das plantas terrestres que crecen paira producir biocombustibles. Por exemplo, una hectárea de colza achega 1.500 litros de aceite e una hectárea de palmeiras 6.000. Así, as microalgas poden achegar entre 20.000 e 80.000 litros de aceite por hectárea.
Á vista destas vantaxes, desde fai catro ou cinco anos "a demanda das entidades enerxéticas ha crecido moi rapidamente e en moi pouco tempo empezaron a traballar unha chea de grupos, cunha chea de especies, con moitos sistemas de crecemento, en moitas rexións climáticas, etc.", explica Sonia Castañón, xefa do Departamento de Biotecnoloxía de Neiker-Tecnalia.
Un exemplo da velocidade das investigacións e a pretensión de demostrar que os resultados son bos foi a demostración que levou a cabo en xuño en Berlín: por primeira vez un avión utilizou combustible procedente de algas como combustible. Con todo, os investigadores téñeno claro: a ignorancia aínda é moi grande.
Materias primas combustibles diversas
En xeral, pódense producir tres tipos de combustibles a partir de microalgas: biomasa de combustión, bioetanol e biodiesel. Estes organismos monocelulares son utilizados como pequenas fábricas que producen materias primas paira convertelos en biocombustibles. Como as plantas son seres vivos fotosintetizadores, absorben CO 2 con enerxía lumínica e converten o carbono en biomasa, azucres ou lípidos.
No caso da biomasa, o combustible son as mesmas algas cultivadas: a enerxía obtense queimando as algas cultivadas. Os azucres e os lípidos deben ser modificados. A produción de bioetanol a partir de azucre realízase mediante un proceso de fermentación e, dos lípidos, mediante procesos industriais denominados biodiesel, esterificación e transesterificación.
Todos estes procesos industriais de xeración de combustibles son xa coñecidos. En definitiva, as microalgas seguen as mesmas metodoloxías que se utilizan anteriormente coas plantas.
Necesidade de mellora nos procesos de crecemento
En canto ás condicións de crecemento e as materias primas que poden extraerse delas, "as microalgas son perfectas paira producir biocombustibles", afirma Arteche. "Teoricamente perfectas. Pero hai moito que mellorar nestes procesos", engadiu.
"Sería una bobada, por exemplo, malgastar máis enerxía que a que proporcionarán as algas como fonte de enerxía no crecemento e procesado das algas, ou gastar máis que o diñeiro que obterás no proceso de xeración de combustible", sinalou Arteche.
Noutros mercados onde se extraen produtos de microalgas, como a farmacia ou a cosmética, a situación é moi diferente. Trátase de mercados de alto valor engadido polo que os cultivos de algas que traballan paira eles poden facer fronte a altos custos de produción e procesado. "No caso do biodiesel os beneficios son moito menores. Por tanto, hai que recortar moito os gastos", explica Arteche.
No caso do biodiesel, por exemplo, hai que elixir especies de microalgas ricas en lípidos e saber que tipo de auga e que condicións necesita paira crecer. Ademais, é necesario coñecer moi ben o ciclo de vida e o metabolismo das algas paira saber cando é o momento máis adecuado paira a colleita. Como seres vivos, son as fases do ciclo nas que máis lípidos teñen.
En canto á colleita, hai moito que mellorar en canto á separación da alga da auga. "No líquido que se recolle no viveiro, as algas só enchen entre un 2 e un 5%", precisou Arteche. O resto é auga. A vía máis eficiente paira levar a cabo este traballo é o uso de centrifugadoras, que consumen moita enerxía. Con todo, nos últimos tempos está a incrementarse a eficiencia das centrifugadoras e estanse producindo reducións significativas nos consumos.
Una vez separada a biomasa da auga, as propias algas deben ser procesadas. A produción de biodiesel require a extracción de lípidos. Mediante métodos mecánicos, as microalgas aliméntanse de métodos químicos, como disolventes, ou dunha combinación de ambos os métodos.
Una vez extraído, hai que ter en conta o tipo de aceite obtido. Do mesmo xeito que os aceites que proporcionan as sementes de girasol e as de colza, son diferentes os que proporcionan as diferentes especies de algas. Por tanto, é necesario caracterizalos e ver si é necesario engadir aditivos paira obter biocombustibles homologados posteriormente.
A partir de aí, converter o aceite en biodiesel é máis coñecido, máis universal. "Ten dificultades, pero é algo máis estandarizado", di Arteche. Por iso, nos centros de investigación vascos está a traballarse en mellorar e optimizar os pasos até a colleita.
Que investigar
O primeiro traballo que deben realizar os centros de investigación é elixir que aspectos de mellora abordar. En Inasmet-Tecnalia, por exemplo, levou a cabo un primeiro estudo paira coñecer a situación do mercado e das tecnoloxías. Tamén se analizou que fase da produción de algas tiña maior necesidade de mellora.
Agora colaboran con empresas produtoras de biocombustibles. Una vez escollida a especie máis conveniente paira cada proxecto, tardaron "varios meses" en coñecer a alga, segundo explicou Arteche, paira saber que metabolismo ten, como crece, como se reproduce, cando convén cultivar, etc. Paira iso, deseñaron un fotobioreactor ou viveiro de 40-50 litros paira cada un deles, co obxectivo de recompilar de forma continua datos sobre o crecemento, como temperatura, pH da auga, concentracións de osíxeno e CO 2, etc.
Nas investigacións que se están levando a cabo están a estudarse procesos de separación entre algas e auga, entre outros: "Centrifugación, micro-ultrafiltración, tratamentos habituais en plantas depuradoras (floculación e flotación)... Estamos a probar diferentes métodos de diferenciación e vendo de que calidade dan uns e outros", precisou. Así mesmo, están a prepararse e optimizando sistemas de extracción de aceite de algas. "Este aceite extraído estaría listo paira ser sometido a un proceso de biocarburante", explica Arteche.
Desde o Departamento de Biotecnoloxía de Neiker-Tecnalia enfocáronse as investigacións por outras vías. En lugar de tratar de mellorar os procesos de crecemento e distribución, está a traballarse na selección de especies e cepas de algas que "poden dar os mellores resultados paira un determinado uso".
Tamén contan cunha colección de especies dunhas 30 especies. "Comezamos a colección coas especies que necesitabamos paira empezar a investigar, e agora imos engadindo as que necesitamos nos proxectos que nos xorden, ou as que aquí e alá recollemos na nosa actividade", di Castañón.
Doutra banda, paira rendibilizar a produción de microalgas destinadas á produción de biocombustibles, buscan algo que achegue valor engadido ás algas. É dicir, una vez extraídos os compoñentes de interese paira a produción de biocombustibles, "buscan moléculas que poidan ser de interese paira outros fins", explica Castañón, na biomasa remanente: ácidos grasos esenciais, pigmentos, moléculas antioxidantes, inmunoestimultantes, etc.
A transformación xenética, una alternativa
Outra forma de rendibilizar a produción de microalgas é xerar máis lípidos. Este é o obxectivo doutra liña de investigación en marcha por Neiker-Tecnalia, baseada na enxeñaría xenética. É dicir, están a investigar as transformacións génicas que afectan as encimas da senda metabólica que sintetiza os lípidos. A base é introducir algún outro xene nos xenes que producen estas encimas para que se expresen de forma esaxerada.
Paira iso estase utilizando a bacteria Agrobacterium tumefaciens. A bacteria introdúceas espontaneamente nas plantas que infecta algúns dos seus fragmentos xenómicos. De feito, nestes pequenos anacos ten xenes paira acelerar o crecemento das plantas e producir sustancias nutritivas paira a bacteria. Pois ben, introducindo no seu lugar xenes que regulan a síntese de lípidos, os investigadores pretenden conseguir que as microalgas produzan máis lípidos.
Vendo que hai tantas investigacións, vías de investigación, aspectos de mellora e campos de estudo, non parece difícil, segundo Arteche, que no campo dos biocombustibles "cheguen a ser materias primas prometedoras. Creemos que chegarán a competir cos combustibles fósiles. Pero aínda non. Neste momento, parece que a única maneira de rendibilizar todo este proceso é extraer moléculas diferentes das microalgas. Os custos son altos, son moitas as áreas de mellora e hai que adaptar, adaptar e optimizar toda a rede".
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
