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Un estudio logra producir biomasa de microalgas "a la carta" a partir de aguas residuales para biofertilizantes y biocombustibles
La investigación de la Universidad de Almería y CIESOL identifica las condiciones óptimas para obtener biomasa rica en proteínas o lípidos durante la depuración de aguas residuales
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Un equipo de investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Almería (UAL) y del Centro de Investigación de Energía Solar (CIESOL) ha desarrollado un sistema capaz de obtener biomasa de microalgas con una composición específica a partir de aguas residuales, abriendo nuevas oportunidades para producir biofertilizantes, piensos para alimentación animal y biocombustibles dentro de un modelo de economía circular.
El estudio, llamado ‘Optimising microalgae-based wastewater treatment: Linking operational conditions to biomass quality and microbial diversity’, y publicado en la revista Journal of Water Process Engineering, demuestra que es posible modificar la composición de la biomasa algal mediante el ajuste de determinadas condiciones de cultivo, optimizando al mismo tiempo la eliminación de nutrientes contaminantes como el nitrógeno y el fósforo presentes en las aguas residuales.
El sistema permite transformar aguas residuales en biomasa rica en proteínas o lípidos, adaptable a distintos usos agrícolas, ganaderos y energéticos
Las condiciones de cultivo determinan la calidad de la biomasa de microalgas
Los investigadores identificaron dos parámetros operativos clave para incrementar la producción de biomasa y adaptar su composición: la profundidad del cultivo dentro del reactor y la tasa de dilución del agua residual.
Según explica Tomás Lafarga, investigador de la Universidad de Almería y autor principal del estudio, "los cambios en los parámetros operativos afectan a la composición bioquímica de las microalgas, favoreciendo una mayor acumulación de proteínas o de lípidos según el régimen aplicado".
Además de mejorar el crecimiento de las microalgas, estas condiciones también modifican la comunidad de bacterias presente en el reactor, generando una interacción beneficiosa que favorece el desarrollo de ambos microorganismos.
Lafarga explica que "cuando se utiliza agua residual para alimentar un reactor de microalgas es inevitable que comiencen a crecer microorganismos dentro. Este consorcio formado por microorganismos, incluyendo microalgas y bacterias, establecen una interacción de ayuda recíproca y, como consecuencia, se produce un notable crecimiento de las microalgas".
La investigación valida la tecnología en una planta piloto de 10.000 litros
Los ensayos se realizaron en la planta piloto de CIESOL, ubicada en la Universidad de Almería, utilizando reactores abiertos de 10.000 litros alimentados con aguas residuales urbanas sin tratar.
En ellos se cultivó principalmente la microalga Scenedesmus almeriensis, junto con otras especies adaptadas a las condiciones climáticas de Almería.
Para controlar el crecimiento de los cultivos, el equipo aplicó un modelo matemático predictivo capaz de estimar la evolución de la biomasa en función de la tasa de dilución del agua.
Asimismo, empleó por primera vez espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) como herramienta rápida y de bajo coste para analizar la composición bioquímica de la biomasa.
Según Lafarga, "es la primera vez que se emplea esta alternativa para analizar biomasa a bajo coste. Es una técnica rápida y no destructiva que permite medir prácticamente en un segundo la concentración de proteínas y minerales".
La tecnología NIR permite analizar la composición de la biomasa en segundos y podría utilizarse en el futuro para controlar el proceso en tiempo real
La biomasa puede destinarse a biofertilizantes, piensos o biocombustibles
Los resultados muestran que la biomasa obtenida puede orientarse a diferentes aplicaciones según su composición.
Cuando presenta un alto contenido en proteínas, puede utilizarse para elaborar biofertilizantes o piensos para alimentación animal. En cambio, cuando aumenta la concentración de lípidos, se convierte en una materia prima adecuada para la producción de biocombustibles.
"En el caso de materia rica en lípidos, con un alto contenido en grasas, se podría destinar para producir biocombustibles. Si la biomasa contiene una gran cantidad de proteínas, podría tener un uso agrícola como biofertilizantes o piensos", señala Lafarga.
Además, el agua depurada durante el proceso también puede reutilizarse.
El investigador explica que "el agua de los reactores con los que trabajamos en este estudio, y también en otros proyectos previos, la destinamos a un invernadero dedicado a la investigación", demostrando el potencial de estas tecnologías para impulsar un aprovechamiento integral de los recursos hídricos.
El siguiente reto es medir la biomasa en tiempo real
Tras estos resultados, el equipo trabaja en una nueva fase del proyecto que permitirá aplicar la tecnología NIR directamente sobre la biomasa presente en el reactor, eliminando la necesidad de extraer muestras.
Esta evolución facilitaría conocer en tiempo real la composición de la biomasa y decidir de forma inmediata cuál es el destino más adecuado para cada producción, mejorando la eficiencia del proceso y reduciendo sus costes.
La investigación ha contado con financiación de la Junta de Andalucía, a través del PLAnd SEQUÍA Andalucía, y del programa europeo Horizonte Europa.
