UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN POSGRADO INSTITUCIONAL EN CIENCIAS QUÍMICAS Y BIOQUÍMICAS Comunicación Científica y Tecnológica Investigación Bibliográfica: “Biodiesel a partir de microalgas" Profesor: M. en C. William Reyes Alumno: IQI Ulises Gracida Alvarez Mérida, Yucatán 10 de Noviembre de 2012
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN
POSGRADO INSTITUCIONAL EN CIENCIAS QUÍMICAS Y BIOQUÍMICAS
Comunicación Científica y Tecnológica
Investigación Bibliográfica: “Biodiesel a partir de microalgas"
Profesor: M. en C. William Reyes
Alumno: IQI Ulises Gracida Alvarez
Mérida, Yucatán 10 de Noviembre de 2012
CONTENIDO
1. Introducción 1
2. Antecedentes 3
2.1. Biodiesel 3
2.2. Microalgas como fuente de lípidos para producción de biodiesel 4
2.3. Metabolismo de la producción de lípidos 6
2.4. Efecto de los nutrientes en la productividad de lípidos 7
2.5. La especie Chlamydomonas reinhardtii 12
3. Referencias bibliográficas 14
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1. Introducción
La sostenibilidad es un principio clave en el manejo de los recursos naturales, el
cual involucra eficiencia operacional, minimización del impacto ambiental y
consideraciones socioeconómicas (Brennan y Owende, 2010). Cada día se hace más
evidente que continuar con la dependencia en las fuentes fósiles de energía no es sostenible,
pues su uso ha contribuido de manera significativa al calentamiento global, debido a los
gases de efecto invernadero (GEI) generados en su ignición (Brennan y Owende, 2010;
Hossain-Sharif et al., 2008; Tagüeña y Martínez, 2008). Por otro lado, el crecimiento
apresurado del consumo energético mundial ha ocasionado la rápida disminución de estas
fuentes de energía (Ng et al., 2010).
Las principales fuentes de GEI son los procesos de generación de electricidad y
calor y los medios de transporte (IEA, 2010; Mata et al., 2010). Como alternativa para
reducir las emisiones de GEI producidas por el sector de transportes, se ha hecho necesaria
la generación de combustibles alternos que sean sustentables, económicamente factibles y
amigables con el medio ambiente. Como posibles sustitutos de los combustibles a base de
petróleo se encuentran el hidrógeno, el gas natural y los biocombustibles (Ng et al., 2010),
estos últimos son combustibles líquidos o gaseosos que se producen, principalmente, a
partir de biomasa (Ayhan, 2008).
Las fuentes de biocombustibles derivadas de cultivos terrestres y materiales
lignocelulósicos (aceites de maíz, canola, palma, jatrofa, etc.) tienen el inconveniente de
competir por el uso de suelo y agua para agricultura. Otras fuentes como los residuos
agropecuarios y domésticos, no logran satisfacer la demanda actual de combustibles
(Dragone et al., 2010; Schenk et al., 2008). Por lo tanto, es necesario el desarrollo de
materias primas para biocombustibles que hagan frente a estos desafíos.
Una alternativa es la utilización del aceite extraído de microalgas como fuente de
biocombustibles. Las microalgas tienen la ventaja de poder producirse durante todo el año;
por consiguiente, poseen una alta productividad de biodiesel (hasta 121,104 kg ha-1 año)
comparada con los cultivos terrestres (hasta 4747 kg ha-1 año) (Mata et al., 2010; Singh y
Gu, 2010). Además requieren de una menor área de cultivo y un menor uso de los recursos
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acuíferos que las plantas oleaginosas (Singh y Gu, 2010). Con base en estas características, las
microalgas podrían hacer una contribución significativa para satisfacer la demanda
energética, mientras proporcionan beneficios ambientales (Roessler et al., 1994). Sin
embargo, a pesar de su potencial como fuente de biocombustibles, los elevados costos de
operación han impedido el desarrollo de esta tecnología de manera técnicamente viable
(Brennan y Owende, 2010).
Se sabe que el cultivo de microalgas de manera fotoautótrofa es el más efectivo en
términos de balance neto de energía (Brennan y Owende, 2010). Este proceso de
producción incluye una etapa de cultivo en donde las microalgas se multiplican,
posteriormente se realiza la separación de las células del medio de cultivo y la extracción
de lípidos. A partir de éstos, el biodiesel se produce mediante los mismos procesos y
tecnologías que para otras fuentes (Mata et al., 2010). Para aumentar la viabilidad técnica
de este sistema de producción, se requiere del continuo desarrollo de tecnologías para
optimizar la producción de microalgas, la extracción de aceite y el procesamiento de la
biomasa (Brennan y Owende, 2010). Para lograr la viabilidad comercial se necesitan
alcanzar altos niveles de contenido de lípidos y una alta productividad de biomasa, dando
como resultado un rendimiento de lípidos de al menos un 40% del peso de la biomasa (Liu
et al., 2008; Suneerat, 2011).
La manipulación de las rutas metabólicas es una herramienta de gran utilidad para
aumentar la productividad de lípidos, ya que modificando ciertas condiciones de cultivo se
favorece el enriquecimiento de la biomasa con el metabolito de interés (Rosenberg et al.,
2008) La limitación de nutrientes ha mostrado ser eficaz para este propósito, es por eso que
el presente proyecto propone mejorar la productividad de lípidos en microalgas en
condiciones fotoautótrofas, mediante un enfoque en el proceso de cultivo, tomando como
parámetros de variación la fuente de nutrientes y el establecimiento de relaciones
carbono/nitrógeno (C/N) y carbono/fósforo (C/P) en el medio de crecimiento, que
maximicen la productividad de lípidos, contribuyendo a mejorar la viabilidad del proceso
de producción de biodiesel a partir de microalgas.
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2. Antecedentes
2.1 Biodiesel
El diesel es el más utilizado de los combustibles derivados de petróleo. Sin
embargo, su uso ya no se considera sostenible pues genera una gran parte de las emisiones
de GEI y el agotamiento de las reservas de petróleo no podrá abastecer, en el futuro, al
creciente sector de transportes (Canakci y Sanli, 2008; Hossain-Sharif et al., 2008).
El biodiesel, una alternativa para el diesel de petróleo, está compuesto por los
ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga obtenidos de fuentes renovables,
como aceites vegetales y grasas animales, para uso en motores de ignición de compresión.
Se produce mediante transesterificación, que es una reacción que se lleva a cabo entre los
triglicéridos presentes en los aceites y grasas, y un alcohol de cadena corta, por lo general
metanol, en presencia de un catalizador, usualmente hidróxido de sodio (NaOH). (Meher et
al., 2006). En la figura 1 se presenta la reacción global de transesterificación utilizando
metanol.
Figura 1. Transesterificación de los triglicéridos
Entre sus propiedades se encuentran su bajo contenido de azufre, baja toxicidad, un
alto punto de inflamación, mayor lubricidad, mayor índice de cetano (Huang et al., 2010).
Además su uso disminuye entre un 50% y 80% las emisiones netas de CO2 (Lapuerta et al.,
2008), pues la cantidad liberada de este GEI se compensa con la cantidad capturada por el
cultivo de la materia prima de la cual se obtienen los lípidos. De igual manera se ha
reportado en su combustión una reducción considerable en las emisiones de CO, SOX,
4
hidrocarburos sin quemar, partículas de materia y compuestos aromáticos policíclicos
(Ghorbani et al., 2011; Roessler et al., 1994; U.S. Departament of Energy, 2011). En
contraste, presenta los inconvenientes de tener un incremento en el consumo de
combustible debido a su menor calor de combustión, presenta un ligero aumento de las
emisiones de NOX, cristaliza a bajas temperaturas, tiene alta viscosidad y se oxida
fácilmente (Feofilova et al., 2010; Lapuerta et al., 2008; Macor et al., 2011).
Actualmente, el biodiesel se produce a partir de aceites vegetales y grasas animales,
principalmente, de aceite extraído de las semillas de soya (Chisti, 2007). Otras fuentes
empleadas son los aceites de canola, palma, maíz, jatrofa, grasas animales y residuos de
aceite de cocina (Chisti, 2007). Desafortunadamente, el uso cultivos alimenticios, como el
maíz y la canola, además de ocupar un lugar importante en los mercados mundiales de
alimentos, contribuye al agotamiento del agua y la destrucción de los bosques (Brennan y
Owende, 2010). Los cultivos no alimenticios, como la jatrofa y la palma, reducen algunos
de los problemas asociados con los cultivos alimenticios (Dragone et al., 2010); sin
embargo, tienen el inconveniente de competir por el uso de suelo arable (Schenk et al.,
2008). Por otro lado, la cantidad de grasas animales y residuos agropecuarios y domésticos
generados en la actualidad, no logran satisfacer la demanda actual de combustibles (Schenk
et al., 2008).
2.2 Microalgas como fuente de lípidos para producción de biodiesel
Las microalgas son microorganismos fotosintéticos, eucariotas o procariotas, que
crecen rápidamente y viven en condiciones severas debido a su estructura unicelular
(Brennan y Owende, 2010). Poseen la habilidad de sintetizar lípidos, alcanzando un
contenido del 20-50% del peso seco de biomasa en la mayoría de las especies (Chisti,
2007).
Las microalgas como fuente de lípidos para producción de biodiesel ofrecen las
siguientes ventajas:
• Presentan una rápida tasa de crecimiento, por lo cual, han sido consideradas como la
única fuente que podría satisfacer la demanda de combustibles fósiles en el futuro
(Chisti, 2007; Mata et al., 2010).
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• Las microalgas pueden asimilar el CO2 como fuente de carbono para su crecimiento, lo
cual puede mitigar los niveles atmosféricos de este GEI (Deng et al., 2011).
• Pueden cultivarse durante todo el año, alcanzando valores de productividad de aceites
que superan el rendimiento de las semillas oleaginosas (Brennan y Owende, 2010;
Schenk et al., 2008).
• Aunque crecen en medio acuoso, requieren menor cantidad de agua que los cultivos
terrestres, reduciendo la carga sobre las fuentes de agua dulce (Brennan y Owende,
2010).
• No requieren de la aplicación de herbicidas y pesticidas (Brennan y Owende, 2010).
• Remoción de CO2 de gases de chimenea emitidos por plantas generadoras de energía,
reduciendo de esta forma las emisiones industriales de GEI (Mata et al., 2010).
• Tratamiento de aguas residuales por medio de la remoción de amonio (NH4+), nitrato
(NO3-) y fosfato (PO4
3-), utilizando estos contaminantes como nutrientes para su
crecimiento (Mata et al., 2010).
• Debido a su habilidad para crecer bajo condiciones severas pueden cultivarse en áreas
que no sean apropiadas para agricultura independientemente de los cambios climáticos,
evitando así la competencia por el uso de suelo arable (Mata et al., 2010).
• Extracción de compuestos con valiosas aplicaciones en diferentes sectores industriales,
incluyendo un amplio rango de productos químicos de especialidad como pigmentos,
antioxidantes, colorantes naturales, compuestos bioactivos, proteínas, polisacáridos, etc.
(Li et al., 2008a; Li et al., 2008b; Mata et al., 2010).
• La composición bioquímica de la biomasa microalgal puede modificarse variando las
condiciones de cultivo, aumentando significativamente el rendimiento de la producción
de aceite (Brennan y Owende, 2010).
Sin embargo, a pesar del potencial de las microalgas como fuente de aceite, muchas
dificultades han impedido su uso y producción sostenible:
• Altos costos de producción derivados de los procesos de cultivo, cosecha de biomasa,
secado, ruptura celular y extracción de aceites a escala industrial (Greenwell et al.,
2010).
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• Un balance energético negativo del proceso cuando se contabilizan los requerimientos
de bombeo, transferencia de CO2, cosecha y extracción (Brennan y Owende, 2010).
• Baja concentración de biomasa en el cultivo debido a las limitaciones de la penetración
de la luz (Li et al., 2008b).
La productividad de lípidos determina la viabilidad del proceso de cultivo de
microalgas. Un proceso ideal debería ser capaz de producir la más alta productividad de
lípidos junto con el mayor contenido de lípidos en la célula. Sin embargo, para obtener un
alto contenido de lípidos las células deben someterse a condiciones de estrés, generalmente
limitación de nutrientes, bajo las cuales se obtiene una baja productividad de biomasa, y por
consiguiente, una baja productividad de lípidos (Li et al., 2008a). Esta relación inversa
presenta una alternativa interesante para la optimización del proceso mediante la búsqueda
de condiciones de cultivo que aumenten la productividad de lípidos en las microalgas (Li et
al., 2008a).
2.3 Metabolismo de la producción de lípidos
La habilidad de las microalgas para crecer en una amplia variedad de condiciones
ambientales, se ve reflejada en la gran diversidad de lípidos celulares que contienen, así
como en su habilidad para modificar eficientemente el metabolismo de lípidos en respuesta
a cambios en las condiciones externas (Hu et al., 2008). Los lípidos se dividen en neutros y
polares de acuerdo con sus características químicas. Los lípidos neutros abarcan a los tri-,
di- y monoglicéridos, ceras y lípidos del tipo isoprenoide, como los carotenoides. Los
lípidos polares están formados por los glicolípidos y fosfolípidos (Greenwell et al., 2010).
Debido a la diversidad de las moléculas de lípidos, existe un gran número de rutas
metabólicas involucradas en su biosíntesis. La más estudiada de ellas es la síntesis de novo,
la cual ocurre principalmente en el cloroplasto, cuyo paso inicial consiste en la
carboxilación de acetil coenzima A (acetil-CoA) dependiente de adenosín trifosfato (ATP)
para su conversión en malonil coenzima A (malonil-CoA). Esta reacción es catalizada por
la acetil-CoA carboxilasa y es considerada el paso limitante del proceso, ya que
compromete el flujo de acetil-CoA hacia la biosíntesis de lípidos, donde las unidades de
acetil-CoA probablemente derivan del piruvato proveniente de la glucólisis. La reacción
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anterior es seguida por ciclos de adición descarboxilativa de malonil-CoA a unidades acilo
y β-reducción, catalizados por el sistema ácido graso sintetasa, hasta producir moléculas de
16C y 18C saturadas. Los ácidos palmítico (16:0) y oleico (18:1ω9) son los precursores de
las moléculas poliinsaturadas, a su vez producidas mediante mecanismos de desaturación
aerobia y elongación. Por su parte, se sugiere que la biosíntesis de triglicéridos sucede en el
citosol y en el retículo endoplásmico esencialmente a través de la catálisis por acil-
transferasas del traslado secuencial de ácidos grasos a las posiciones 1, 2 y 3 del glicerol-3-
fosfato, donde antes de la última transferencia, se requiere de la defosforilación del ácido
fosfatídico previamente formado (Garibay-Hernandez et al., 2009).
2.4 Efecto de los nutrientes en la productividad de lípidos
La productividad de lípidos depende tanto de la productividad de la biomasa como
del contenido de lípidos. Una herramienta de gran utilidad para aumentar la productividad
de lípidos es la manipulación de las rutas metabólicas. Las microalgas estimulan cambios
en el metabolismo bajo ciertas condiciones de cultivo que favorecen el enriquecimiento de
la biomasa con el metabolito cuya obtención sea de interés (Rosenberg et al., 2008).
Diversos estudios han demostrado que las microalgas acumulan mayor cantidad de lípidos
bajo condiciones de estrés, incluyendo la limitación de nutrientes, altos valores de pH, altas
temperaturas e iluminación (Converti et al., 2009; Damiani et al., 2010; Deng et al., 2011).
La deficiencia de nitrógeno en el medio de cultivo incrementa el contenido total de
lípidos y de triglicéridos en las microalgas (Deng et al., 2011; Tababa et al., 2011; Widjaja
et al., 2009). Sin embargo no todos los efectos de la falta de nitrógeno son positivos, pues
esta condición provoca la disminución de la velocidad de crecimiento celular, y por
consiguiente reduce la productividad del proceso (Illman et al., 2000; Li et al., 2008a).
También se ha demostrado que la fuente de obtención del nitrógeno tiene un impacto en el
contenido de lípidos de las microalgas. Este nutriente lo pueden obtener las microalgas a
partir de nitratos, amonio o urea (Chen et al., 2011; Lin y Lin, 2011).
El CO2 también presenta un papel importante en la productividad de lípidos, pues
favorece el crecimiento de las células. Sin embargo, se debe de cuidar que la alimentación
de CO2 no exceda los niveles óptimos, porque de lo contrario se produciría la disminución
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de la velocidad o la inhibición del crecimiento (Chiu et al., 2009; Widjaja et al., 2009). Una
concentración de CO2 por encima del 5% (v/v) resulta muy dañina para las microalgas
(Chiu et al., 2009). Por otro lado, el estudio realizado por Widjaja et al. (2009) con
Chlorella vulgaris señala que el incrementar la concentración de CO2 hasta el 0.28% (v/v)
presenta un efecto positivo en la productividad de lípidos. Chiu et al. (2009) recomiendan
un 2% para Nannochloropsis oculata.
Otro nutriente cuyo efecto ha sido analizado es el fósforo. En un estudio realizado a
la microalga Monodus subterraneus (Khozin-Goldberg y Cohen, 2006), se demostró que la
ausencia de fósforo en el medio aumentó la concentración de lípidos neutros,
principalmente triglicéridos, en el aceite extraído. También se ha reportado que la
deficiencia de nitrógeno acompañada de una deficiencia de fósforo presenta una mayor
producción de lípidos (Tababa et al., 2011).
El incremento en las concentraciones de fierro ha demostrado un efecto favorecedor
en al aumento del contenido de lípidos en la microalga Chlorella vulgaris, (Liu et al., 2008;
Yeesang y Cheirsilp, 2011). La deficiencia de otros nutrientes como potasio, calcio y
magnesio también ha presentado un efecto favorable en la acumulación de lípidos neutros
en las microalgas, como lo demuestran los estudios realizados por Deng et al. (2011) en las
microalgas Chlamydomonas reinhardtii y Chlorella vulgaris.
En el cuadro 1 se presentan las productividades máximas de lípidos obtenidas en
distintos estudios realizados a diversos microorganismos, en condiciones de deficiencia de
nutrientes.
Los tres nutrientes más importantes para el cultivo en condiciones autótrofas son el
carbono, el nitrógeno y el fósforo (Grobbelaar, 2004). Para obtener altas tasas de
crecimiento, el abastecimiento de fuentes inorgánicas de carbono como el CO2 y HCO3- es
esencial (Grobbelaar, 2004; Kim et al., 2011). De igual modo, el nitrógeno también es un
contribuyente principal de la producción de biomasa y se suministra en forma de nitrato
(NO3-), amonio (NH4
+) y urea (CO(NH2)2) (Grobbelaar, 2004; Sunja et al., 2011). El
fósforo es también uno de los factores limitantes que más afectan al crecimiento de las
microalgas, cuyas fuentes más utilizadas son los ortofosfatos (PO43-) (Grobbelaar, 2004).
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Una relación óptima de carbono, nitrógeno y fósforo es crucial para la obtención de
altos rendimientos de biomasa y producción de lípidos. Esta relación se lleva a cabo cuando
ocurre la transición de la limitación de un nutriente a otro o cuando la relación celular de
los recursos requeridos es tal que un recurso no está limitado con respecto a otro. Es clara la
presencia de interacciones complejas entre los constituyentes químicos, su disponibilidad y
captación por las células; sin embargo, tales relaciones dependerán del objetivo que se
requiera en el proceso (Grobbelaar, 2004). Por ejemplo, una relación carbono/nitrógeno
(C/N) para maximizar la producción de lípidos deberá ser mayor, por el efecto de la
limitación de nitrógeno, que aquella cuyo propósito sea maximizar el crecimiento celular.
Es así que la manipulación de las relaciones C/N y carbono/fósforo (C/P) es una manera
práctica y económica para mantener controlados los sistemas de cultivo de microalgas, con
aplicaciones en acuacultura, farmacéutica, producción de lípidos, etc (Yoram, 1999).
El tiempo de cosecha es otro factor a considerar; en algunas microalgas se
recomienda hacerlo al final de la fase exponencial de crecimiento (Widjaja et al., 2009).
Bajo condiciones de deficiencia de nutrientes es importante utilizar tiempos cortos de
cosecha para favorecer la productividad de lípidos (Deng et al., 2011). La biomasa debiera
cosecharse en un punto óptimo entre la productividad de biomasa y el contenido de lípidos
(Chen et al., 2011; Lv et al., 2010).
Optimización de la productividad de lípidos en microalgas mediante modificaciones al medio de cultivo
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Cuadro 1. Estudios realizados sobre el efecto de la concentración de nutrientes en la productividad de lípidos en microalgas
Microorganismo Equipo utilizado Efecto estudiado Porcentaje de lípidos en peso
seco
Productividad de lípidos (mg/l/d)
Referencia
Botryococcus braunii
Matraz de 1 l Disminución de la concentración de fósforo
54.7 15.66 (Suneerat, 2011)
chlamydomonas reinhardtii
Matraz Erlenmeyer de 100 ml
Deficiencia de nitrógeno N.D. 4.60 (Deng et al., 2011)
chalmydomonas reinhardtii
Columna de vidrio de 800 ml
Deficiencia de nitrógeno en una cepa genéticamente modificada
46.4 95.00 (Li et al., 2010)
Chlorella sp FBR Rectangular de
1 l Disminución de la concentración de nitrógeno
52.2 123.71 (Hsieh y Wu, 2009)
Chlorella emersonii FBR de 2 l Disminución de la concentración de nitrógeno
63.0 49.95 (Illman et al., 2000)
Chlorella emersonii FBR Tubular de
230 l Disminución de la concentración de nitrógeno
34.0 12.24 (Scragg et al., 2002)
Chlorella minutissima
FBR de 2 l Disminución de la concentración de nitrógeno
57.0 8.96 (Illman et al., 2000)
Chlorella protothecoides
FBR de 2 l Disminución de la concentración de nitrógeno
23.0 5.42 (Illman et al., 2000)
Chlorella sorokiniana
FBR de 2 l Disminución de la concentración de nitrógeno
22.0 1.10 (Illman et al., 2000)
Chlorella vulgaris FBR Tubular de
230 l Disminución de la concentración de nitrógeno
58.0 13.92 (Scragg et al., 2002)
Optimización de la productividad de lípidos en microalgas mediante modificaciones al medio de cultivo
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Cuadro 1. Estudios realizados sobre el efecto de la concentración de nutrientes en la productividad de lípidos en microalgas (continuación)
Microorganismo Equipo utilizado Efecto estudiado Porcentaje de lípidos en peso
seco
Productividad de lípidos (mg/l/d)
Referencia
Chlorella vulgaris FBR Cilíndrico de
5 l Disminución de la concentración de nitrógeno
20.0 40.00 (Lv et al., 2010)
Chlorella vulgaris FBR de 4 litros con
agitación Efecto del flujo de suministro de CO2 29.5 16.91 (Widjaja et al., 2009)
Chlorella vulgaris FBR de 2 l Disminución de la concentración de nitrógeno
40.0 14.85 (Illman et al., 2000)
Nannochloropsis oculata
FBR 800 ml Efecto del flujo de suministro de CO2 29.7 142.56 (Chiu et al., 2009)
Nannochloropsis oculata
Matraz Erlenmeyer de 2 l
Disminución de la concentración de nitrógeno
15.9 16.41 (Converti et al., 2009)
Nannochloropsis sp. FBR tipo panel de
110 l Ausencia de nitrógeno N.D. 204.00 (Rodolfi et al., 2009)
Neochloris oleoabundans
Matraz de 1 l Disminución de la concentración de nitrógeno
34.0 133 (Li et al., 2008a)
Parietochloris incisa
FBR vertical tubular 4 l
Deficiencia de nitrógeno 20.9 80.25 (Tababa et al., 2011)
Scenedesmus rubescens
Estanque circuito de 45 m2
Fuente de nitrógeno 26.7 133.00 (Lin y Lin, 2011)
Optimización de la productividad de lípidos en microalgas mediante modificaciones al medio de cultivo
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2.5 La especie Chlamydomonas reinhardtii
La microalga Chlamydomonas reinhardtii es conocida por ser un organismo
modelo para el estudio de la ingeniería genética y las estrategias de cultivo dirigidas al
incremento del rendimiento de lípidos para la producción de biodiesel (Siaut et al.,
2011). Esta microalga proporciona varias ventajas para investigar la regulación de las
rutas metabólicas, tales como la biosíntesis de lípidos y la biogénesis de cuerpos
lipídicos. El conocimiento obtenido del estudio de este microorganismo puede aplicarse
a especies que posean una mayor capacidad para la producción de biodiesel a gran
escala (James et al., 2011).
Bajo condiciones favorables de crecimiento tiene un porcentaje de lípidos del
21% (Griffiths y Harrison, 2009), con la presencia de los siguientes ácidos grasos
palmítico (C16:0), esteárico (C18:0), oleico (C18:1), linoleico (C18:2) y linolénico
(C18:3) en el aceite extraido (James et al., 2011).
En el cultivo de C. reinhardtii el nitrógeno se abastece principalmente en forma
de amonio, debido a que involucra una demanda energética menor que otras fuentes
como los nitratos y la urea (Fernandez y Galvan, 2007; Grossman, 2000). El suministro
de fósforo se obtiene a partir de una solución de fosfato de potasio dibásico (K2HPO4) y
monobásico (KH2PO4) (Sueoka, 1960), la cual ayuda a mantener un pH controlado en el
medio de cultivo.
Normalmente, en el cultivo en condiciones autótrofas el carbono es
proporcionado en forma de CO2 por alimentación directa en el sistema de cultivo. Los
rangos de concentración utilizados van desde 0.04% (v/v) (composición del CO2 en el
aire) hasta 5% (v/v) (Yang y Gao, 2003).
En un estudio realizado por Lürling y Van Donk (1997), se analizó el efecto de
las relaciones de nutrientes, observándose un aumento la variación del porcentaje de
lípidos con la variación de las relaciones C/N y N/P, se muestran los datos en el cuadro
2.
Optimización de la productividad de lípidos en microalgas mediante modificaciones al medio de cultivo
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Cuadro 2. Efecto de las relaciones C/N y C/P en el porcentaje de lípidos en C.
reinhardtii cepa NIVA-CHL 13 (Lürling y Van Donk, 1997).
Condición de crecimiento Relación C/N Relación C/P Porcentaje de
lípidos en peso seco
Sin limitación de nutrientes 9 195 18.3
Limitación de nitrógeno 11 141 13.7
Ausencia de nitrógeno 21 115 ND
Limitación de fósforo 7 504 28.3
Ausencia de fósforo 8 1307 5.9
ND: No determinado
Optimización de la productividad de lípidos en microalgas mediante modificaciones al medio de cultivo
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3. Referencias bibliográficas
Ayhan, D. (2008). Biofuels sources, biofuel policy, biofuel economy and global biofuel
projections. Energy Conversion and Management, 49(8), 2106-2116.
doi:10.1016/j.enconman.2008.02.020
Brennan, L., & Owende, P. (2010). Biofuels from microalgae - A review of
technologies for production, processing, and extractions of biofuels and co-
products. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(2), 557-577.
doi:10.1016/j.rser.2009.10.009
Canakci, M., & Sanli, H. (2008). Biodiesel production from various feedstocks and their
effects on the fuel properties. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology,
35(5), 431-441. doi:10.1007/s10295-008-0337-6
Chen, M., Tang, H., Ma, H., Holland, T. C., Ng, K. Y. S., & Salley, S. O. (2011). Effect
of nutrients on growth and lipid accumulation in the green algae dunaliella