En el artículo de hoy te vamos a contar todo lo que necesitas saber sobre el cultivo de algas. Desde por qué son importantes las algas, uso, cultivo de algas, cómo se usan para biocombustibles y mucho, mucho más.
Algas (Lat. Algae), un amplio grupo de organismos autotróficos fotosintéticos predominantemente acuáticos (de unicelulares a multicelulares), que se asemejan a las plantas conocidas como fitoplancton, mejor conocido como un organismo vegetal vivo sin raíces, hojas o flores. Se estima que existen más de 25.000 especies de algas. La mayoría son en su mayoría algas en los océanos; el resto está formado por algas de agua dulce. Las flores acuáticas, los musgos acuáticos, las plantas marinas o los pastos marinos son todas formas de algas. Las algas son de diferentes tamaños, desde diminutos picoplancton que deben aumentar 1000 veces antes de que podamos verlos, hasta pastos gigantes en los océanos de hasta 160 pies de largo.
Una característica común de todas las algas es la fotosíntesis, en la que producen oxígeno como subproducto (a diferencia de algunas bacterias fotosintéticas). Con la excepción de las algas verdeazuladas, las algas son eucariotas, es decir, sus células contienen orgánulos que incluyen el núcleo y las mitocondrias separados por la membrana citoplasmática. Las algas eucariotas también contienen un cloroplasto que contiene pigmentos para la absorción de energía solar durante el proceso de fotosíntesis. En la mayoría de las algas, junto con otros pigmentos que les dan un color característico (ficoeritrina – rojo, ficocianina y aloficocianina – azul, fucoxantina – marrón, violaxantina – púrpura, etc.), el pigmento primario es la clorofila (a).
Aunque tienen muchas similitudes con las plantas terrestres, las macroalgas no son plantas reales porque carecen de un sistema vascular especializado (sistema de conducción de fluidos y nutrientes), raíz, tallo, hojas (toman nutrientes, líquidos y gases directamente de la columna de agua) y reproductores cerrados. órganos (flor o cono). Las algas solo necesitan minerales, luz solar y agua para evitar que se sequen. Las reacciones bioquímicas permiten que las algas creen su propio alimento a partir de los gases y minerales circundantes.
Uso de algas
Las macroalgas se utilizan como alimento para los humanos. En los países asiáticos, las algas se utilizan tradicionalmente en la dieta. Los mayores consumidores en la actualidad son Japón, China y Corea, pero también Islandia, Irlanda y Canadá. El 90% de la demanda está cubierta por la acuicultura de algas y alrededor del 10% proviene de hábitats naturales. China es el mayor productor de algas comestibles, con un estimado de cinco millones de toneladas al año. Laminaria japonica Japón produce la mayor parte de la producción combinada de algas pardas en Japón, produciendo 600 000 toneladas de algas comestibles al año, donde el 75 % de su producción es Nori (algas delgadas que se usan para envolver el arroz de sushi). Nori está hecho de especies de Porphyra.
Las algas se pueden utilizar como complemento alimenticio. Las algas pardas se recolectan, muelen y secan para producir harina de algas (papilla), que se utiliza como aditivo en la alimentación del ganado.
La alta concentración de fibra retiene la humedad y la concentración de minerales que contienen algas enriquece el suelo y es una fuente de oligoelementos. Por lo tanto, las algas también se pueden usar como fertilizante de alto grado.
Algunas macroalgas tienen la capacidad de absorber iones de metales pesados de aguas contaminadas, como el zinc o el cadmio. Las aguas de drenaje a menudo contienen una gran cantidad de materia orgánica que crea problemas para vivir en las aguas cercanas. Las macroalgas son capaces de utilizar la contaminación como fuente de nutrientes para su metabolismo y así purificar el agua.
Sustancias aisladas como el agar, los alginatos y la carragenina se extraen de diversas algas rojas y pardas y son muy utilizadas en diversas industrias (cosmética, farmacéutica, química, alimentaria, textil…).
¿Por qué son importantes las algas?
El estadounidense promedio come 3,5 oz de proteína al día, el doble de lo que necesita, lo que al final de la historia se vuelve insostenible en un mundo donde la ONU dice que necesitaremos producir un 70 % más de alimentos para 2050 para alimentar a un 2,5 % más. mil millones de personas. No especificaron que la disparidad entre el 70 por ciento y los 2500 millones se origina en el hecho de que, a excepción de las nuevas personas, es necesario encontrar suficiente comida en la Tierra para los que ya tienen hambre hoy.
De ahí que las algas sean una gran solución, principalmente por el agua, porque no necesitan agua dulce, prácticamente potable. Hoy, la situación en todo el mundo es tal que el 70 por ciento de esa agua se gasta en el riego de cultivos y la ganadería. Las algas, por el contrario, pueden crecer en agujeros, acuarios, océanos, y están llenas de todos los nutrientes que necesitan, y necesitan tan poco para crecer que pueden crecer incluso en el desierto.
Algunos tipos de algas contienen tanta proteína que constituyen el 40 por ciento de su peso. Esto significa que en la misma superficie, estas algas producen siete veces más proteínas que la soja (que por ejemplo es muy apreciada).
CO2? Digamos esto, por un lado, la agricultura (incluida la ganadería) es uno de los peores contaminantes de la Tierra, con el 50 por ciento del oxígeno del mundo proveniente de las algas. Con el cultivo de nuevas algas, tendremos más de estos organismos produciendo oxígeno, a expensas de vastas y devastadoras tierras de cultivo. Todo lo que necesitas para disfrutar en él son las piscinas donde se bombea agua, algo de abono y CO2, y luego se deja todo al sol.
El futuro se prepara así para ser delicioso y nutritivo y 100 por ciento sostenible.
Biocombustible producido a partir de algas
Los biocombustibles derivados de algas son una alternativa a los combustibles fósiles e incluso a otras fuentes de biocombustibles, como el maíz y la caña de azúcar. Pertenecen a la tercera generación de biocombustibles, que incluye especies que no han sido cultivadas antes y no ponen en peligro el suministro de alimentos.
La investigación de laboratorio ha demostrado que las algas pueden producir hasta treinta veces más energía por acre de suelo que los cereales, como la soja. Los biocombustibles, incluidas las algas producidas, se están investigando y produciendo cada vez más debido al aumento global del precio del petróleo, el impacto adverso de los gases de efecto invernadero y la necesidad de suministros de energía seguros.
Algunas de sus principales ventajas son que se pueden cultivar con un impacto mínimo en la biosfera circundante, se pueden cultivar en agua dulce y salada, son resistentes a las aguas residuales y pueden filtrar el agua de forma natural.
Además, las algas realizan de forma natural el proceso de fotosíntesis, tomando CO2 del ambiente y convirtiéndolo en O2, purificando el aire al reducir la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera. El combustible también es naturalmente degradable, lo que significa que no tiene un efecto adverso sobre el medio ambiente en caso de derrame. Las algas son más caras por unidad de masa en comparación con los biocombustibles de segunda generación debido a los altos costos operativos y de inversión, pero pueden producir entre 10 y 100 veces más combustible por unidad de área.
A esto contribuye el hecho de que las granjas de algas también se pueden instalar en forma vertical, en “pisos”, lo que no ocurre cuando se cultivan especies de plantas terrestres. La principal limitación en la colocación de algas verticales es la luz disponible que es necesaria para el desarrollo de algas. Así, según el Departamento de Energía de EE. UU., solo se necesitaría el 0,42 % de su superficie para reemplazar completamente los combustibles derivados del petróleo por combustibles derivados de algas.
Según investigaciones de compañías petroleras multinacionales, los biocombustibles producidos por algas solo se comercializarán en unos 20 a 25 años.
Cultivo de algas
Las algas crecen mucho más rápido que los cultivos alimentarios y pueden producir cientos de veces más aceite por unidad de superficie. Dado que el periodo de recolección de las algas dura entre 1 y 10 días, su cultivo permite muchas más cosechas que las especies terrestres, que se suelen recolectar una vez al año. Además, las algas pueden crecer en áreas desfavorables para las especies terrestres, incluidas las regiones áridas, lo que reduce la competencia en estas áreas. La mayor parte de la investigación sobre algas se ha centrado en el cultivo de fotobiorreactores económicos, pero también limpios, y en estanques al aire libre que tienen un mantenimiento económico pero que también son susceptibles a la contaminación.
Polimcultura
Hasta ahora, la mayor parte de la investigación se ha centrado en cultivar solo una especie separada de algas. Sin embargo, estudios más recientes muestran que el cultivo de múltiples tipos de algas en una comunidad (policultivo) al mismo tiempo puede producir una mayor cantidad de lípidos que los monocultivos, y que los policultivos de algas son más resistentes a los efectos de diversas enfermedades y parásitos. y en general a los efectos adversos del medio ambiente.
Producción de Biocombustible
Después de recolectar las algas, la biomasa se procesa mediante una serie de operaciones, que pueden variar según el tipo de algas y el combustible deseado. Actualmente, esta parte del proceso es la que más se investiga, ya que representa el costo más alto y la mayor barrera para el uso comercial de biocombustibles producidos por algas.
Deshidratación
Las algas se deshidratan más comúnmente y las sustancias ricas en energía, como los triglicéridos, se recuperan del material seco usando solventes. Las sustancias separadas se pueden convertir en combustible mediante procedimientos estándar (p. ej., triglicéridos separados que reaccionan con metanol crean biodiésel mediante un proceso de transesterificación). La diferente composición de ácidos grasos en diferentes tipos de algas da como resultado una calidad de combustible diferente.
Disolución hidrotermal
La disolución hidrotermal es un proceso alternativo en el que las algas húmedas se someten continuamente a altas temperaturas (662 °F) y presión elevada (21 000 kPa). Este proceso produce petróleo crudo, que puede refinarse aún más en queroseno, gasolina o diésel. Entre el 50% y el 70% del carbono de las algas se puede convertir en combustible. Otros productos incluyen agua limpia, gas, nitrógeno, fósforo y potasio.
Impacto Ambiental
En comparación con las especies de plantas terrestres utilizadas para biocombustibles (p. ej., soja o maíz), el cultivo de microalgas tiene un impacto ambiental significativamente menor debido al mayor contenido de aceite. Las algas también pueden crecer en áreas inútiles para el cultivo de especies comunes y pueden usar agua no potable que no se puede usar para el cultivo de otras especies. También pueden crecer en la superficie del océano, lo que los convierte en una fuente de energía limpia con poco impacto en el suministro de alimentos y agua y en la biodiversidad. El cultivo de algas tampoco requiere el uso de insecticidas o herbicidas, eliminando esta fuente adicional de contaminación. Los biocombustibles producidos a partir de algas son mucho menos tóxicos que los combustibles a base de petróleo y también se degradan más lentamente. Sin embargo, como con cualquier combustible combustible, también existe el riesgo de ignición en caso de derrame, incluso si este riesgo es ligeramente menor que el de los combustibles a base de petróleo.
Los estudios han demostrado que reemplazar los combustibles fósiles con fuentes de energía renovable podría reducir las emisiones de CO2 hasta en un 80%. Un sistema basado en algas podría capturar hasta el 80% del CO2 emitido por una planta de energía al tiempo que permite el acceso a la luz solar. Este CO2 aún se liberará a la atmósfera por la combustión de combustible, pero al menos se utilizará más. La posibilidad de reducir las emisiones de CO2, por tanto, pasa por evitar el uso de combustibles fósiles. Además, en comparación con los combustibles fósiles, durante la producción y combustión de biocombustibles a base de algas, no se liberan a la atmósfera ni azufre ni óxidos de nitrógeno, lo que da como resultado menos monóxido de carbono e hidrocarburos sin quemar.
Sostenibilidad económica
De todo el proceso de producción de biocombustibles de algas, actualmente, la mayor barrera para el uso comercial son los altos costos de inversión de una planta de procesamiento de combustible de algas. La explotación de algas como combustible como una alternativa seria a los combustibles fósiles ha comenzado a considerarse hace relativamente poco tiempo, luego de aumentar la conciencia ambiental mundial, y no es de extrañar que aún no sea comercialmente competitiva. Se puede esperar un progreso en casi todas las partes del proceso y, por lo tanto, un aumento en la rentabilidad. Por ejemplo, se menciona la posibilidad de aumentar la eficiencia de conversión de energía solar en biomasa del 3 actual a un posible 5 o 7 %.
Los subproductos
Muchos subproductos de algas se pueden usar de manera diferente, y algunos tienen incluso historiales de uso más largos que los biocombustibles. Algunos de ellos son colorantes y pigmentos naturales, antioxidantes y otras sustancias bioactivas. Estos productos químicos y el exceso de biomasa tienen varios usos en otras industrias.
