Determinación de perfiles lipídicos más efectivos en microalgas para la elaboración de biodiesel

Universidad Autónoma del Carmen[pic 1]

Campus III

Facultad de Ciencias Naturales

Responsable del proyecto:

 Dreacy Galvan Niño

Tema:

Biocombustibles

Título:

Determinación de perfiles lipídicos más efectivos en microalgas para la elaboración de biodiesel

Fecha de entrega:

08 de noviembre de 2016

Cd. Del Carmen a 08 de noviembre de 2016

Introducción

El uso de biocombustibles está ligado al calentamiento global y los gases de efecto invernadero (Fernández-Linares et al, 2012). Uno de los puntos que sustenta la utilización de estas energías alternativas a los combustibles fósiles, es la disminución de los GEI expulsados a la atmósfera (Loera-Quezada y Olguín, 2010).

Los biocombustibles provienen de la biomasa, o materia orgánica que constituye todos los seres vivos del planeta (Fernández-Linares et al, 2012), una característica que les atribuye el título de energías renovables, pues los lapsos en los que se regeneran son bastante cortos, además al ser producido mediante la transformación de biomasa vegetal o animal, éste podría ser elaborado en cualquier región del globo (ArgenBio, 2007; Espinosa de Aquino et al).

Entre los cultivos posibles de utilizar para la elaboración de biocombustibles, están los de alto contenido de carbohidratos (caña de azúcar, maíz, mandioca), las oleaginosas (soja, girasol, palmas) y las esencias forestales (eucalipto, pinos).  Al igual que se genera biogás a través de la fermentación de desechos orgánicos tanto animales como vegetales (ArgenBio, 2007).

Los biocombustibles más utilizados en el mundo son el etanol y el biodiesel. El etanol generalmente se produce utilizando como materia prima la caña de azúcar, los cereales y el betabel. El biodiesel, que puede usarse en lugar del diésel convencional, se produce a partir de aceites vegetales o animales. Las especies más usadas para obtener biodiesel son la palma aceitera y la soya (Espinosa de Aquino et. al). Así como muchos países y organizaciones fomentan el cambio a las energías renovables existen muchos científicos que afirman los biocombustibles generan más problemas de los que resuelven, pues por los medios utilizados para la obtención de la materia prima se ve afectado el sector alimentario, se impulsa la deforestación y afecta el ecosistema cercano a ellos, al igual que su uso podría agotar los recursos naturales esenciales (CENTRO MARIO MOLINA, 2010)

La generación de biodiesel a partir de microalgas es un método prometedor. Las microalgas pueden almacenar grandes cantidades de triglicéridos, los cuales se asemejan a las propiedades de los hidrocarburos fósiles. No necesitan tierra para ser cultivados por lo que no competirían por el mismo con los cultivos agrícolas y tampoco afectaría la industria alimentaria. Estos microorganismos tienen un alto nivel fotosintético y su nivel de reproducción es 50 veces mayor al de las plantas terrestres (Dorantes-Montoya, 2014)

Antecedentes y Marco Teórico

Las microalgas son organismos unicelulares eucariotas fotosintéticos. Su eficacia en la transformación de energía luminosa en energía química es cuatro veces mayor a la de las plantas. Por su papel de productores primarios, al formar parte del fitoplancton, son la base de la cadena trófica (Amarís et. al, 2015; Sitio Solar, 2013 ). Son considerados responsables del material orgánico encontrado en los ecosistemas acuáticos, al igual que del 40% de la fotosíntesis total del planeta (López y Catzim).

Los ciclos de vida son cortos. La formación de esporas de resistencia les permite sobrevivir a situaciones desfavorables. Su nutrición se lleva a cabo a través de la absorción iónica de C, H, O, N, P, S, K, Ca, Fe y Mg, principalmente (López y Catzim). Acumulan entre 20 y 80% de triglicéridos (Fernández-Linares et al, 2012).  Gracias a que su espectro de distribución es bastante amplio, pueden ser cultivadas en agua salada, salobre o dulce, lo que disminuye notablemente el uso de ésta última, la cual es vital para la supervivencia del hombre (Loera-Quezada y Olguín, 2010).

Las microalgas oleaginosas pueden ser utilizadas para la producción de biodiesel, bioetanol, biometano y biohidrógeno (Loera-Quezada y Olguín, 2010).

En condiciones normales todas las clases de microalgas poseen invariablemente la clorofila-a que confiere el color verde a las algas y al menos un pigmento accesorio, que puede enmascarar en ocasiones a la clorofila-a. La clorofila-b se encuentra en las plantas verdes, la clorofila c en diatomeas, dinoflagelados y algas pardas y la clorofila d en las algas rojas. (Ben-Amotz, 1987)

Entre los compuestos de más interés obtenidos de las microalgas, destacan los carotenoides, biodiesel, ficobiliproteínas, lípidos, polisacáridos, y compuestos con actividad biológica provenientes de las especies más utilizadas (Ben-Amotz, 1987).

BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS

Entre los biocombustibles líquidos se pueden incluir el bioetanol, el biodiesel y el biometanol, entre otros (Amarís et. al, 2015).

Bioetanol 13

Bioetanol es un alcohol carburante que en la primera generación se obtiene a través del proceso de fermentación de almidones y azúcares de plantas ricas en estos (caña de azúcar, remolacha, yuca, etc.) y de cereales como maíz, trigo y sorgo; materias primas comestibles (Amarís et. al, 2015; ).

Debido a la enorme polémica por la seguridad alimentaria a nivel mundial en relación al posible desabastecimiento de alimentos derivado de la producción masiva de biocombustibles, se están investigando otras fuentes, con mayor énfasis en biomasa residual de procesos industriales. Es allí donde aparecen los llamados biocombustibles de segunda generación. Debido a las características de la materia prima usada, esta se ha de someter a procesos de conversión termoquímica o bioquímica, para obtener un producto que pueda ser fermentado (Amarís et. al, 2015).

En la tercera generación, la materia prima es común para el bioetanol y el biodiesel: micro algas. No obstante los procesos de obtención son diferentes. Para el biodiesel, el aceite extraído de las microalgas es mezclado con alcohol y un ácido o una base para producir metilésteres de ácido graso (transesterificación). Para el bioetanol, el residuo que queda de las microalgas después de extraerle el aceite, debido a su alto contenido de almidón, es convertido en azucares. Luego, estos azúcares son fermentados por medio de levaduras para la obtención del alcohol (Amarís et. al, 2015).

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